Emerijevi Osnovi Medicinske Genetike, Odabrani Delovi - SPARKS

IZDANJE

13. E M E R IJE V I

O S N O V I M E D i C I N S K E

G E N E T I K E

Alan E. H. Emery PosvećenoProfesor h u m a n e g en e tik e u penziji i počasn i č lan Univerzi- Našim očevim a, koji su verovali u nas i d an as bi se ponosili te ta u Edinburgu ovim delom .

Prvo izdanje ove knjige ob jav ljeno je 1968. g o d in e u S jedinjenim Američkim D ržavam a, na Kalifornijskom univerzite tu , p o d naslovom Nasleđe, bolest i iovek . Po povratku u Veliku Britaniju, profesor Em ery u speva d a ubed i izdavačku kuču Churchill L ivingstone iz E d inburga da izda ovu knjigu pod naslovom O snovim edicinskegenetike. Ovo delo p rofesora Emerija doživeio je više izdanja, a u kasnijim izdanjim a učestvovali su kao koau to ri i Bob Miler i Jan Jang . Čini nam se prikladnim d a ovo, tr in a e s to izdan je p o sv e tim o n jegovom tru d u i d u g o g o d išn jem n asto jan ju da klinička genitika p o s ta n e z aseb n a specijalnost.

CIP KaTanorn3anHja y ny6;inKan>jjji HapoflHa 6h6/uiotck3 Cpfinjc, Gcorpafl

616-056.7:575

'rP H ilE H M , T ln icpJSmerijevi osnovj m cdicinskcgenctikc: jprcvod sa cnglcskcg jeziko trinncstog

i7,dnjija knjige)/ Peter D . Turnpcnn/, Sian Eilard ; Iprevodioci Dcjan Dimitrijević, Tinna Tođorović}. Rcogriul: Dala SlnTti . 2009 (Novi Snđ : SP print). - X I, 422 s t r .: iln str.; 25 cm

Prevod dela: Emery’s Klements of Medicnl Gendics. - T iraž 1.000. - Str. X I: Predgovor izdanju iui srpskom jeziku / rednktoii [Ivana Novaković, Ljjljann Vapa], - Rećnik: str. 366-377. - Picporučena lileiatnra uzsvako poglavjje. - Regislnr.

I»SBN 978-86-7478-(W4-2 1. EnapA, Ulnn |ayiop] n) McMHumicKa rencrnKn CO BISS .SR 'ID 167836940

13. EMERUEVSIZDANJE

" O S lS S O V f M E D S C S N S K E

G E N E T I K E

Peter D. TurnpennySpecijalista k lin ičkegenetike Rojal Devon i Egziter bolnicaViši p red av ač na Peninsula M edicinskom fakultetu, Egziter, Velika Brilanija

Sian EliardS p eđ ja lista kliničke m oleku larne g enetike Rojal D evon i Egziter bolnicaProfesor h u m a n e m oleku larne g enetike na Peninsula M edicinskom fakuitetu , Egziter, Velika Britanija

Redaktori izdan ja na srpskom jeziku

prof. dr ivana NovakovićM edicinski fakuket, Univerzitet u Beogradu

prof. dr Ljiljana VapaPrirodno-m atem atićki fakultet, Univerzitet u Novom Sadu

DATA

Peler Turnpenny, Sian FJIardKMERIJEVI OSNOVI MED1CIN5KE GENETIKE

Prcvod sa engleskog jczika trinoestog i2danjn kjijige EMERVS ELEMENTS OFMEDICAL GENETICS © 2007, Elsevier Limited

Izd av aČ

DATA STATUS, Beograd v^rvNT\v.dalastatus.rs

Za i'/davača Prcdrag Durković

U rednik Milijana Jelovac

P rcvod ioci • dr Dejan D im itrijević Tiana Todorovjć

R e d a k to r i

prof. dr Ivana N ovaković prof. dr Ljiljana Vapa

L ck tor.Becirija Arsić

TchniČkj urcdnik VJaclimir N csković

Priprem a 2 a štanipu Dragan Kovačević

Štam paSP PRINT, N ovi Sad

T ir a iJ.000 piimcmku

Beograd2009

ISBjN 978-86-7478-044-2

An imprint o f Ebcvicr I.imitcd © Harcourt Publishcrs Ltd., 2001 © Elsevler Science Ltd., 2001 © 2005, Elsevier Ltd.© 2007, Elsevier Limitcd. AII rights rescrvcd.

First edilion 1968, Second edition 1971, ’lhird edition 1974. Fourth edition 1975, h’ifth edition 1979, Sixlh cdition 19S3, Seventb edition 1988, Eighth cdition 1002, Ninth cdition 1995, Tcnth edition 1998, Elcventh cdition 2001, Twclflh cdition 2005, This cdilion 2007.

'I he rights of PctcrTurnpcnny and Sinn EJlard lo be identificd as authors o f tJiis vvork has bcen asserted by thcn> in accordance v/ith the Copyright, Designs and Patcjits Act 1998

No part of this publication nvay be rcproduccd, stored in a retrieval syste«n, or transmilted in any form or by any mcans, cleotronio, mec-hanical, photoco- pying, rccording or othcrvvisc, wjthoui iJie prior permission o f ihc Publishcrs. Permissions inay bc sought dircctly from Elscvicr's Hcalih Scicncc Righfs Dcparljncnt, 1600 John F. Kennedy Boulevard, Suite JSOO, Phihulclphla, J5A 19103-2^99, USA: phone: (+1) 215 239 3804; fax: ( + 1) 215 239 3805; o j\

e-mail: [email protected]. You iuay also complele your rc<)uest on-Jine via the Elsevier homepage (htlp-7/www.cIsevicr com), hy selecling 'Support nud contiict’ and thcn 'Copyright and Pcrmission’.

ISBN 978-0-7020-2917-2

Ihis ediliun o f L*mcrys ElcmentsofM cdical Gcnelics. J3chy Peter Turnpnmy nnd Sian l-llard is publishcd by arrangement with Elsevicr Lintited

mailto:[email protected]

http://www.cIsevicr

SADRŽAJ

P o sveta ii

P red g o v o r ix

P re d g o v o r izd an ju na s rp sk o m je z ik u xt

Izjava zah v a ln o s ti xiii

PRINCIPi HUMANE GENETIKE

1 Istorijaf i u iica j genetike na madicinu 3 Gregor M endel i zakoni nasleđivanja 3 DNK kao osnova nasleđivanja S Voćna mušica 6Značaj genetski uslovljenih bolesti 8 Značajna nova d o stig n u ća 9

2' Čelijsica i snotsikuktirna o sn o v a n s$ le đ iv a n ja 1 Ćelija 12DNK - nasledni m aterijal 12 Struktura hrom ozom a 14 Tipovi sekvenci DNK 14 Transkripcija 18 Translacija 18 Genetski kod 18 Regulacija ekspresije gen a 20 RNK zavisnaDN Ksinteza 22 Mutacije 22 Mutacije i m u tag en i 26

3 K rom ozom i i d e « b a će tije 30 Hromozomi čoveka 30 M etode analize h rom ozom a 32 M olekularna c itogenetika 34 N om enklatura h rom ozom a 38 Deoba ćelije 38 G am etogeneza 43 H rom ozom ske aberacije 44

4 ĐNK te h n o lo g ija (g e n e tič k o in ž e n je rs tv o ) i

n je n a p r im e n a 55Kloniranje DNK 55

Tehnike analize DNK 59

Bioioški riz ikod DMK tehno lo g ije 70

5 M a p iran je i iđ en tifik ac ija g e n a koc! m o n o g e n s k ih b o la s ti 73

Identifikacija gena koji izazivaju bolesti čoveka nezavisno od po 2 icije g en a 73

Poziciono kJoniranje 74 Projekat g en o m a ćoveka 75

6 G e n e tik a razv ića 82

O plođen je i gastrulacija 82 Familije g e n a odgov o rn e za razviće 83 Ekstrem iteti kao m odel razvića 92 Geni razvića i kancer 94Pozicioni efekti i gen i razvića 95 H idatid iform ne m ole 95

Diferencijacija i determ inacija po la 96 F pigenetika i razviće 97 Biizanci 100

7 iViodeii n a s ie đ iv a n ja 103

Proučavanje porodica 103 M endelovo nasleđivanje 103

Multipli aleli i složene o sob ine 113 Anticipacija 114

Mozaicizam 114

U niparen ta lnad izom ija 115 G enom ski o tisak (imprinting) 115

M itohondrijsko nasledivanje 120

o M a te m a tih a i p o p u la c io n a g e n e t ih a 122

Frekvencije alela u populacijam a 122

G enetički polim orfizam 128 Segregaciona analiza 129

G enetička vezanost 130

M edicinska i d ruštvena intervencija 133

Zaključak 134

9 P o lig en slto i m u iU fa k to rsk o n a s le đ tv a n je 136 Poligensko nasleđ ivan je i norm alna distribucija 136 M ultifaktorsko nasleđ ivan je - m odel p o d lo žn o s ti/ p raga 138Identifikacija g e n a koji izazivaju m ultifaktorske p o rem eća je 139

MEDJGNi

10 H e m o g io b in i h e m o g lo b in o p a t i je 147Struktura h em o g lo b in a 147Ekspresija h em o g lo b in a tokom em brionskograzvoja 147Struktura g lobinskih lanaca 148Sinteza i kontro la ekspresije liem og iob ina 149Porem ećaji h em o g lo b in a 150Kliničke varijacije h em o g lo b in o p a tija 156

11 B io h em ijsk a g e n e tik a 158 U rodene g reške m etabo lizm a 158 Porem ećaji m etab o lizm a am inokiselina 158 Porem ećaji m e tab o lizm a am inokiseiina s razgranatim lancim a 163Porem ećaji ciklusa u ree 163 Porem ećaji m etab o lizm a ug ljen ih h id ra ta 164 Porem ećaji m etab o lizm a ste ro id a 165 Porem ećaji m e tab o lizm a iipida 167 Porem ećaji d ep o n o v a n ja u lizozoinim a 168 Porem ećaji m e tab o lizm a purina i pirim idina 170 Porem ećaji m etab o lizm a porfirina 171 Porem ećaji m etab o lizm a o rgansk ih kiselina 172 Porem ećaji m etab o lizm a bakra 172 Porem ećaji peroksizom a 172 M itohondrijski porem ećaji 173 Prenatalna d ijagnoza u ro đ en ih grešaka m etabo lizm a 175

12 F a n rsa k o g e n e tik a 177 Definicija 177 M etabolizam lekova 177G enetske varijacije o tk rivene iskijučivo dejstvom lekova 178 Farm akogenetika 181 E kogcnetika 182

i 3 M eh arttzm i M rođeiue im u n a s t i 184 linuriost 184M ehanizm i s te č e n e (specifične) im unosti 185

N asledne im unodeficijencije 190 K rv n eg ru p e 192

14 G e n e tik a m a lig n ih b o le s ti 196 Razlikovanje udela g en e tsk ih faktora i fak tora okruženja u g en ez i m alignih bo lesti 196 O nkogeni 198Tum or-supresorski gen i 201 E pigenetika i m aligne bo lesti 205 G enetika čestih m align iteta 207 G enetičko savctovan je u vezi s fam ilijarnim m align ite tom 212

15 G en e tićk i f a k to ri č e s tih b o le s ti 219G enetička p o d lo žn o s t čestim bo lestim a 2 1 9D iobetes m ellitus 221C rchnova b o les t 224A rterijska h ipertenzija 224Koronarna b o les t 225Epilepsije 226Autizam 227Šizofrenija 228Aizheim erova b o les t 229H em ohrom atoza 230Venska tro m b o z a 231Atopijska b o le s t 231Senilna d eg en e rac ija m akule 232

' t/v'rl

KLINIČKAGENETIKA

16 K o n g a n ita ln e snom aH j'e i rfism os'fični s in d ro m i 237 incidenca 237Definicija i klasifikacija kongen ita ln ih an om aiija 238 G enetički uzroci m alform acija 243 Faktori sp o ljasn jea okruženja ( tera togen i) 248 M alform acije n e p o z n a to g uzroka 2S0 Saveiovanje 251

17 G e n e tič k o s a v e to v a n je 253 Definicija 253 U tvrđivanje d ijagnoze 253 Izračunavanjc i p red o čav an je rizika 254 R azm atranje m o g u ćn o sti 255 K om unikacija i podrška 255G enetičko sa vetovan je - d irektiva ili ne 256ishod g en e tičk o g savetovan ja 256Posebni p rob lem i u g en etičkom sa vetovan ju 257

18 M rom ozorrsske a b a ra c ija 261

Inđdenca h rom ozom skih aberacija 261 Aberacije polnih h rom ozom a 271 Porem ećaji diferencijacije pola 275 ’ -Sindromi „lomljivosti" h ro m ozom a 277 Indikađje za h rom ozom sku analizu 279

19 M o n o g en sk i p o re m e ć a ji 282

H untingtoriova b o le s t 282 M iotonična distrofija 284H ereditarna se n zo m o to rn a n eu ropatija 286 N eurofibrom atoza 287 Marfanov sindrom 289 Cistična fibroza 291N asledne srčane aritm ije i kard iom iopa tije 294 Spinalna m išična atrofija 296 D uchenneova m išićna distrofija 297 Hemofilija 299

20 Skrin ing g e n e ts k ih b o le s ti 303Skrining o so b a s visokim rizikom 303Testiranje prenosilaca recesivnih au to zo m n ihi za h rom ozom X vezan ih p o rem eća ja 303Presim ptom atska d ijagnostika au to zo m n odom inan tn ih bolesti 306Etička razm atran ja vezana za o tk rivan je prenosilacai prediktivno tes tiran je 308Skrining populacije 308Kriterijumi za skrining 308Neonatalni skrining 309Skrining p o p u la đ je na p reno sio ce 311Genetski registri 312

21 P re n a ta ln a đ ija g n o s tik a i r e p ro d u k t iv n a g e n e tik a 315Tehnike koje se koriste u p ren a ta ln o j dijagnostic i 315Prenatalni skrining 318Indikacije za p rena ta ln u d ijagnostiku 321

Posebni problem i p ren a ta ln e d ijagnostike 323 Preim plantaciona gen e tsk a d ijagnostika 325 Asistirano začeće i n jegov uticaj na g enetske bolesti 326O tkrivanje fetalnih ćelija u m ajčinoj cirkulaciji 327 P renatalno lečenje 328

22 Iz ra č u n a v a n je riz ika 330 Teorija verovatnoće 330A utozom no d o m in an tn o nasleđivanje 331 A utozom no recesivno nasleđ ivan je 333 Recesivno nasleđivanje vezano za pol* 334 Korišćenje vezanih m arkera 336 Bavesova teo rem a i prenataln i skrining 337 Empirijski rizik 337 Etiološki h e te ro g en a stan ja 338

23 T erap ija g e n e ts k ih b o le s ti 3-40 K onvencionalno lečen je od gene tsk ih bolesti 340 Prim ena tehno log ije rekom binovane ONKu terapiji 342 G enska terapija 342

24 E tička i p rsv n a p ita n ja u m e d ic in sk o j g e n e tic i 354 O pšta načela 354Etičke d ilem e 356Etičke d ilem e u širem kontekstu 358Zaključak 362

V eb -sa jto v i i k lin ičke b a z e p o d a ta k a 364

Rečnik 366

T est p i ta n ja 378

P ita n ja v e z a n a za p r ik a z s lu č a je v a 389

O d g o v o ri na te s t p i ta n ja 394

O d g o v o ri na p ita n ja v e z a n a za p r ik a z slu č a jev a 406

In d ek s 412

PRHDGOVOR

„Čovek bi trebalo da cita sajno Jcula to s tva rno želi, je r o<l ćitanja (>o<I p rin n d o m neće im a ti m nogo k o ris ti.“

D r Saim iei D žonson

Napređak genetike i nova otkrića u ovoj oblasti neprekidno privlače velikn pažnju javnosti, ne sam o zbog m ogućnosti dija- gnoslike i eventunlnog leienja bolesti, već i zbog saznanja koja ovim putem stičerno o Ijndskoj vrsli. Osim toga, gotovo svako novo olltriće i?.aziva nove etičke, drnšt'/cnc i m oralne raspra- ve o korišćenju dostignuća genetike, naročito 11 rcprodukliv- noj medicini i oblastima vežanim '/.a privatnost ličnosti. Svc je izražcnijz potreba da stndenti m ed id n e posle diplom jranja budu osposobljeni da na pravi način uldjuče genetička saznanja u sve oblasti medicine, kako bi se došio do nove dim enzi- je medicinske prakse, koja je do sada bila dom en m alog broja speđjalista.

Ovo, trinacsto izdanjelim erijevih Osnova mcdicinskegeneti- fcesadrii preko potrebne dopune u odnosu na dvanaesto izdanje, ali sm o svesni da je moglo da bude uključeno m nogo visc

toga. M eđutim , za sve one studente, lekare i naučnike koji žcle što višc da upotpune svoje znanje o osnovam a genctike m oraju da se postave neka ograničenja, da se nc bi došlo u situaciju da se ,,od drveća ne vidi šuma". U isto vreme, pokušali sino da pružim o duvoljno detalja onim a koje žcle ncšto više, poscbno u oblastima epigenelike i genetskog inipiintinga. Kao i ranije, poluišali sm o da pružim o svcobuhvatan referentni tekst koji ćc om ogućiti piivanje u m irn im vodaina, a ne davljenje u brzacim a. Uvek sm o zahvalni našim prethodnicim a u ovom radu, Bobu M ileru, lanu Jangu i Alenu Em eriju.kojim a m nogo dugujemo. U ovom izdanju odajem o počast Alenovom ogro- tnnoiD doprinosu ovoj knjizi i mcdicinskoj gcnetici uopšte, stavljajući n jegovportrct na naslovnu slranu.

Nadam o se da će ova lcnjiga poslužiti kako onima koji žcle da se biiže upoznaju sa m edicinskom genetikum, tako i onim a koji žele da se profesionalno posveie toj oblasti, baš kao što su jednoin slični tekstovi uč in ili i za nas.Pctcr D. Turnpenn-/ i Sian Eiiard Egziter, Veiika Britanija Oktobra 2006.

PREDGOVOR SZDANJU Nfl SRPSKOM JE2IKU

Prevod najnovijeg, 13. izdanja knjige Emerijevi osnovi medi- cimke genelike, čiji su autori P. Tnrnpenny i S. Ellard, znača- jan je prilog HteraUiri iz te obJasti objavljenoj na našem jezikn. Poslednjc dvc dcceniie obeležene sit im presivnim razvojcm genctikc čoveka i m cdicinske genetike, što jc praćeno vclikim brojem specijaiizovanih knjiga, ndžbenika i prirtlčnika, pre svega na engieskom jeziku. Sticajem okolnosti, ta Jiterattira nije prevodena na srpski jevc.ik, a poslednji sveobnlivatan prevod b ilo jeupravo šcsto izdanje Osnova niedicinskegenetike još 1986. godine.

O Jci'alitetn i renom cti ovog štiva dovoJjno govori njegova <lugovečnost. Nova generacija autora sa pošlovanjein je zadr- žaja dtili Etncrijeve izvornc vcrzije, ali sn unete ncophodne iz- menc i oopune, pa j sasvim nova poglavlja. Knjiga jc podeljena u tri dela: „Načela Jiumane genetil<.e'‘, „Genctilca u m edicini" i „KJinička genetika'*. U uktipno 24 pogjavlja obrađene su tem e od istorijata i uticaja gcnetike na m edicinu, pa do etičkih i prav- nih pitanja u medicinsl<oj genetici. Svako poglavlje završava se saietkom , a posebnu vrednost čine brojne ilustracije i tabele,

kao i m anje celine koje dopunjuju ili objašnjavaju osnovni tckst, označene kao okviri. Rečnik na kraju knjige, kao i test pitanja i pitanja kroz prikazc slučajcva, činc ovu kiijigu i2U 2et-

nim uclžbenikom zti različite vidove edukad je iz inedicinske i kJiničkc genetike.

Izdavač, prevodioci, leklori i redaklori uložili su veliki trud u rešavanje problem a koje nosi prevod stru čn ih term ina i izra- za, ud kojil) su ntnogi već uvreženi na engleskom jeziku ne sanio u našoj sredini već i u m cdunarodnoj stručnoj javnosti. Nadam o sc da je toj posao uradcn na zadovoljavajući način, a svaka prim eđba i sugestija biće nam dragocene.

Verujemo da ćeova knjiga naći svoj put <Jo čitalara u krugo- vima m edicinskjh genctičara, ali i lekara, m olckularnih biologa i biologa dn ig ih specijalnosti, studenata i svih onih ltoji se bave biom edicinsldm naukam a ili žele da dopune svoje znanje iz te oblasfi.

U Beograđu, Redaktorijtila 2009.

IZJAVA ZAHVALMOSTi

Zahvalni sm o našijn pacijcnlim a koji su nani izašli u susret i dozvolili objavljivanjc svojih iotografija, posebno onim a čijc slikc nisu m ogle da budu prikazane ti ovom izdanju. Duguje- mo veliku zahvalnost d r Helen Liverscdž na novim fetalnim uitrnsonografijam a. Piter Turnpeni ponovo zahvaljuje Debi

Rristou na njenoj svcsrdnoj pom oći u sekretarskim poslovi- m a. Takode se znhvaljujem o našim porodicam a i kolegama koji su, kako na poslu, tako i kod kuće, strpljivo podnosili gomile papira rastitili po podovim a i stolovim a, dok se priprem ala ova knjiga.

; . - ' ' < M 3 M H ^ < V - «V*% ^ * * & & & $ g V & m M M M f t M

'"•■f : ^ M § S i 0 0 M 0 s $ y W $ Š M t t f t p p S K : :

tv ; ; . i p p ^ ' . ' * # ; ,' l ' ' ' V ^ ^ š p ^

: : \ . - ■■ ■■ ■ '■ ■ ^ a : ' : ; : : % ; ; = : : . , , ^ : - ; - : i.-; , . , ' “W v

f 4 N P M f c - »

- ;<•->': < -V:/> 1 vk--~V '-.I'V j,

W & mrtfiSi 7frfA"i\t fA •-• ■.••: ;'.r.f''i-

1

,,To je samo mali trik, iza koga sloji dugačka priča, suviše duga rfo bi sc ispričala."

G regor M endel 11 ro7.govoru sa C. W. Eichling

„Nemojle misliti da nam je prom aklo da prim etiino kako specifično sparivanje koje sm o dokazali odinali sugeriše i mehanizam kopiranja gcnctskog matcrijala."

W atson & Crick, aprila 1953.

Prikazivanje istorijske istine je isto toliko izazovno kao i potraga za naučnom istinom te su i naši stavovi o Ijudskim napo- rima tokom vckova išli u korist pobednika, kako Onih koji Su pobedivali na vojnim i političkjm poljima, tako i onih na na- učnim. lako jc istorija genetike i njcn uticnj na m cdicinu jcdno od otkrića od kojih zastaje dah, a od koga su pacijenti i njihove porodice već im ali vclikc koristi, ipak će se uspeh gcnctjke u savremenoro svetu m eriti sam o kon tinuiranim progresom u lečenju i prevenciji bolesti.

GREGOR JVIENOEl 5 ZAKOMi NASLE0IVANJA

Razvoj genetike je tokom 20. veka postao zaista spektakularan. Početlcom veka, 1900. godine, Mendelovi p rinđp i su čekali da budu otkriveni, hrom ozom i su bili jedva vidljivi, a m okkular- na genetika kao nauka jtije ni postojala. N asuprot tomc, u vre- m e pisanja ove kiijige, 2006. godine, hrom ozom i se analiziraju veoma sofisticiranim m etodam a, a objavljena je i sekvenca celokupnog genoma čoveka. N apravljena je lista od blizu 11.000 gena č.ovcka poznatc sckvcncc i opisano skoro 6.000 nasie.dnih bolcsti ili fenotipova, od kojih je za 2.200 poznata molekular- no-genetjčka osnova.

Usled revolucije u nauci; ali i u m nogim naučnim istraziva- njima, genetika počinje značajno da utiče na skoro sve grane medictne. Najnovija otkrića ne bavc sc sam o rctkim nasied- nim bolcstima i sindroin iina već ispituju i m noge nasledene poremećaje kod odraslih, kao što su kardiovaskubrne bolesti, psihijatrijske bolesti i kancer, a koje takođe mogu bili izazvane genctskim varijacijama. O tuda danas generika zauzim a centralno m csto u m edicinskoj nauci, pa je uvrštena u rcdovan program sludija medicinc.

Da bism o Što bojje objasnili brz razvoj i napredak nauke0 genetici, započećemo s kratkim pregledom najznačajnjih dogadaja u istoriji gcnctikc u m edicini. Značaj njene uloge u m edicjni prikazan je pregledom uticaja genetskih faktora kao izazivača bolesti. D anas m edicinska javnost konačno diskutuje1 govorj o saznanjim a rooderne nanke.

Ne zna se tačno kada se Horr.o sapiens prvi put pojavio na ovoj planeti, ali su se naučnici saglasili da bi to inoglo biti prc oko 50.000 do 200.000 godina. Razum no jc pretpostaviti da su nnši prvi razum ni preci bi!i isto tako v.natiieljni kno i mi k;ula je reč o nasleđivanju i da su se baš kao i mi danas suočavali s rađunjem dece s fizičkiin nedostacim a. Natpisi u Chaldea u Va- vjjomi. današnjem Iraku, koji datim ju još od pre 6.000 godina, prikazuju način prenošenja odredenih karakteristika konjske grive. Ipak, rani pokušaji da sc otkriju m isterije genetike biii su stalno om etani nedostatkom znanja inerazum evanjem osnov- nih proccsa kao što su začeće i repiodukcija.

Rani grčki filozofi i lekari, Aristotei i H ipokrat, zaldjučili su s tipičnom m uškom skrom nošću da su bitne karakteristikc čoveka određene m uškim sem enom , da se m eiistrualna krv koristi kao ineđijum , a titerus kao inkubator. Mislilo se da sc muško scm c proizvotli u cclom organizim i, pa će o tuda ćelavi očcvi začinjati će!av\i dccu. Tc idcje su preovladavalc sve do 17. veka, kada su Jioiandski naučnici Leeuwenhoek i tie G raaf o! ki'ili postojanjesperm atozoida i jaine ćelije, objnšnjavajući tako do i J.ene m ogu prenosiri karakteristike na svoje potom stvo.

Procvat nauke u 18. i 19. veku doveo je do ponovnog in tc- resovanja za genetiku, kako kod naučnika, tako i kod lekara. M edu tim naučnicim a dvojica su se naročilo isticala. Hrancuski prirodnjak Pierre de M aupertuis proućavao je nasiedite osobine kao što su polidaklilija (prekobrojni prsti) i albinizam (odsustvo pignicntacijc). Proučavajući rodoslovna stabia zakijučio jc da sc te dvc karaktcristike nasleđuju na različite načine. 13ri- tanski lekar joseph Adams (1756-1818.) takodc jc otkrio da postoje različiti m ehanizm i nasledtvanja i publikovao delo pod naslovoni Rasprava o »logućim osobinama naslednih bolesli, koje se smiitra osnovom za gcnetsko savetovanje.

Za razum evanje hum anc genetike m nogo dugujem o radu austrijskog kaiudcra Gregora Mcndeia (1822-1884.) (siika1.1), koji je 1865. godine u časopisu Natural History Sociely oj' Briinn, Bohemia, današnje Brno u Češkoj, izneo rezultate svojih eksperim cnata o ukrštanju baštenskog grašlca. Ubrzo potom M enddova zapažanja sti objavijena ti ćasopisu Trtinsacli- ons o flh e Society, gde su, nažaiost, prošla prilično nczapažcno.

1 :^Rii^i:feiC^j:GEN£T.K£; NA M.EOICINU

K onačno 1900. godine, 16 godina posle njegove sm rti, prvi pu t se uvida njihov veliki 7.načaj. Stiština M enđelovog rada je n otkrićti nasleđnih činilaca i načina na koji se on i nasleđujn. Term in gen prvi je dao danski bo taničar Johannscn 1909. godine, a potičc od reči pongen koju je uveo Dc Vries. Taj term in potiče od reči pangeneza koju jcko ristio D arw in jo š 1868. Kso priznanje M endelovom ogrom nom doprinosu , te rm in Mende- lovo nasleđivanje danas se primcnjtije na različilc oblike nasledivanja svojstava kojc kontroliše jedan gcn, nli i na poremećaje za lcoje jc dokazano da su posledica defeksta u jednon i genu.

U svojim eksperiinentiina ukrštanja M cndel jc proučavao alternativne obiike određenlh svojstava baštenskog grašlca, koristeći za svaki cksperim ent linije koje se razlikuju sam o u jednom svojstvu. Na prim cr, prim elio je da kada su nelcc linije, uzgajane zbog svoje karakleristike kao što je visina, tikrštene sa biljkama patuijastog rasta, sve biljke li prvojfilijalnoj generaciji, i!i F1 generaciji, biie su visoke. Ako su biljke i•/. F l generacije saraooplodene, dobijcne su visoke i niskc biljke u odnosu 3 : 1 {slika 1.2). Svojsh'a koja su se m anifestovala u F1 hibridim a sm atraju se dominantnim , dok su ona koja sn se ponovo pojavila ti F2 generaciji opisana kao recesivna. Ponovnom analizom ukazano je na to da stt M enddovi tezultali „suviše dobri da bi bili lačni". Ipak, nosioci dom inan tn ih i rcccsivnih obelež- ja javljali su sc ti F2 generaciji u nesum njivom odnosu 3 : 1 , što je m nogo bolji rczultat nego što bi zakoni statistikc mogli da pređviđe. Jcdno od mogućih objašnjenja jeste i to da je o» m ožda objavljivao sam o one rezultatc koji su najbolje odgova rali njegovoj prelbodno zamišljenoj h ipotezi dclovanja jcdnog gena. Kakva god da je bila islina, kasniji događaji su pokazali da je M endelova interpretacija dobijenih rezultata bila u pot- punosti tačna.

^ " % i \

4 Gregor Mendel (objavljeno uz dozvolu 6MJ 8oolts)

•V. ’ v 'ž. i

•• t -r- '-•'. •' i . •;/• .

Prvo filija lno u ltrštan je

ćista linija ćista linijavisoka X niska

mvisoka

D rugo filijalno ukrštanje

hibrid hibridvisoka X visokn

1Ž> Tvisoka

S lik a 1.2llustracija jednog Meodelovog eksperimenta ukrštanja - prika/ Mendelove korektne interpretacije re/uliata

M cndelova pretpostavka bila ie da je svako svojstvo koje se proučava kontro lisano parom faktora, od kojih je svaki liaslc- den od jednog roditelja. Čisle linije s dva idcntična gcna, kori- šćene za početno ukrštanje nazivaju sc homozigotne. H ibridne biljke F1 generacije, od kojih svaka imn po jedan genski alel za visokti i jedan za nisku stabljiku, označene su kao hetnrozigut- ne. Geni odgovorni za kontrastna obeležja zovu se alelomorp ili skraćeno aleli.

Kao alternativni m etod ■/.a odredivanje genotipova potom - slva koristi se l’unetov kvadrat (slika 1.3). O ovoine ćc biti još govora u poglavlju 7, gde će se razm atrati razdvajanje gena u velikim populacijaraa.

Na o sn o n t M endelovih cksperim enata s biljkama ustanov Ijena su tri glavna principa, poznata kao zakoni uniform nosti, razdvajanja i nezavisnog kombinovanja.

Z k K O N U H I FORSVi J O S T i

Z akon tiniform nosli odnosi sc na činjenicu d;i se tikrštanjem dva hom ozigota s razJičitim alelima đobjja potomstt'O, tj. F1 gcncracija, koje je uniform no i heterozigotno. D rugim rečima, kontrastne osobine se ne mcšaju. kao što se ranije verovalo, a m ogu se ponovo pojaviti tt narednim gcncracijama.

ZAKON RAZPVAJAN JA

Činjenica da svaka jedinka poscdtije dva gcna za oilredeno svojsfvo, a da sam o jedan može bili prenesen u datom trenu- Iku osuova je zttkona razdvajanja. Rctki izuzcci o d tog pravila m ogu se javiti kada se dva alelna gena ne razdvojc zbog noraz- dvajanja hrom ozoina u prvoj mejotičkoj deobi. (str. 45)

T f T't

Z ^ S s ^T T t t T t t

niika

t n r ^

r t ^ T r ^ ^ T / " " t t

SS70RIJA11UTIGAJ

. .Vi5oki.hibriđ.

4 -

Slika 1.3

i’unetovkvadrat pokazuje različite načine razdvojanjn i spojonja gena u drugoj filijolnoj generociji (slika 1.2). Konstrukcijo Punetovog kvađrara pmdsiavljala je jednosBivaii ineiod piikazivanja mogućiii kombinacija gam eta prilikom različitog ukrštanja.

Z A K O N M EZ A V iS N O G K O M B IM O V A N JA

Zakon nczavisnog kombinovanja odnosi sc na činjcnicu đa se članovi razlićitih gensluii parova razdvajaju u poto insh 'ii nczavisno jedan od drugog. Fonckad to ntje tačno jer se gcni koji se nalaze jedan pored drugog na istoin h rom ozom u nasleđuju zajedno, a nazivaju se vezani geni (str. 130). Postoje i mnogi drugi shičajevi kada se narušavaju Menđelovi zakoni nasledivanja, aii i uprkos svemu tome oni ostaju osnova za razum evanje genetike.

HRO fiflO ZOfifiSKA O S N O V A N A S L E Đ IV A N iA

Istovrenieno kako je raslo interesovanj« -/.a M endelovo nasledivanje, počelo je m nogo da se spekuliše o načinim a nasleđi- vanja. U to vrem e se znalo da svaka ćeiija sadrži jedro u kom e se nalaze končosle struktnre poznafe kao h rom ozom i, tako na- zvont ib o g njihovog afinilela za određene boje (chroma boja, sumti - ielo). O d druge polovine 19. veka hrom ozom i su mogli da budu proučavani *bog razvoja citoloSkih tehnika bojenja. Ćeiije i] stadijum u initoze proučavane su jo š od 1880. godine, da bi tek 1902. godine W altcr Suttoo, am erički stuclent m edi- cinc, i T hcodour Bovcri, nem ački biolog, nezavisno jcdan od drugog predložili da hrom ozom i m ogu biti nosioci nasleđjva- nja (siika 1.4). Zatim , Thom as M organ transform iše Sutonovu hrom ozom sku teoriju u teoriju gena, a Alfons Janssens tiočavo form iranje hijazmi izroedu hom ologih hrom ozom a tokoni mejoze. Tokom kasnih dvadesefih godina 20. veica, a z.atim 1930. godine Cyril Daiiiiiglon postaje vodeći svetski citolog, omogu ćovajući da se ražjasni struktura hroniozom a korišćenjcm lala saknpljenih za vrem e ckspcdicije u Persiji. Tokom 1920. term in

genom (genome) ulazi u naučni rečnik,sjedinjujući reč igenorn (gen na nemačkom jeziku) i orne za hromozome.

Kada je M endelovo nasleđivanje prvi put povezano s hromozom im a, mislilo se da je norm alan broj hrom ozom a kod jjudi 48, iako su se pojavljivaii i neki drugi podnci. Broj od 48 brom ozoina dobijen je tokom istraživanja koje je 1921. godine obavio Theophihts Painter, američlu đ to log koji je bio Boveri- jev student. U stvari, sam Paintcr je im ao nckc preparate koji su jasno prikazivali 46 hrom ozom a, m ada se i on na kraju ipak zadržao na broju 48. Te razlike su verovatno poticale od lošeg kvaliteta preparata, je r ćak i u ran im pedeselim prošlog veka nailazimo na to da citolozi broje 48 hroinozom a. Tek 1956. godine Tjio i Levan su utvrdili da je tačan broj hrom ozom a čoveka 46, a to je bilo tri godine posle otkrića tačne strukture DNK.

Tokom narednih godina, dokazano je da neki poremećaji kod Ijudi mogu bili izazvani delecijom ili duplikacijom celog hrom o2oma, kao i prom enam a u sam o jednom genu. Hrom o- zomske aberacije biće opširnijc prikazane u poglavlju 18. Neke hrom ozom ske aberacije, koo što su translokacijc, javijoju sc u porodicoma (str. 47) i m ogu sc nasledivoti u skiadu s iMcndc- lovim zakonima.

D N K K A O O S p tp V A N A S L E tm A M JM

Dok se 1953. godine Jamesu W atsonu i Francisu Cricku oprav- dono pripisuje otkrivanje strukture DNK, m oram o ipak istaći da su oni bili zainteresovani za taj projekal isključivo zbog važ- ne uloge DNK kao genetskog materijala, što je usfanovljeno još 1940. godine. Hanije sc verovaJo da sc nasjedne osobine prenose prelco proteina, sve do trenullta kada sc sbvatilo da je njihova molckularna struktura isuviše gJomazna. Nuldeinske kiseiine su otkrivcnejoš 1849. godine. Fretl Griffith je 1928. godine, radeći na dva soja slreplococcusa, došao do zaključka da osobine jednog soja m ogu da sc prencsu na drugi proccsom koji je nazvao prmcip transfonnacije. D oksu J 944. god inena Rockcfcllerlnsti- tute u Nevv Yorku ispitivoli pneumococcus, Oswald Avery, Mac- I)'i) McCarty i Colin MacLcod ustanovili su da je DNK nasledni materija). Cak i tada su ninogi naučnici širom sveta to otkriće posmatrali s velikom skepsom - DNK, smatrali su oni, somo je jedan najobičniji m olekul s m nogo ponovoko, četiri različi- fa mikJeotida - sve u svemu, veoma nezanimljivo. Genijalnost Wotsona i Cricka sa Univerziteta u Combridgu bila je usme- rena baš na strukturu DNK, koja će objasniti suštinu biološke reprođukcije, a njena elegantna dvostruka zavojnica izdržala je test vremena. Presudno 7.a njihovo otkriće bila je kristalografija X-zracima, kojom su Mourice Willcins i Uosalind Franklin na King’s College u l.ondonu potvrdili strukturu DNK.

Veza između redosleda baza u DNK i redosleda aminokisclina u proteinu - genetski kod - olkrivena je 1960. goiliue u soJistichanim bioheniijskim ekspcriinenliina. Tako jc postaJo m oguće da se predvidi da će prom ena bazo ti DNK vodili pro- meni oniinokiseline u proteinu. Ipalc, polvrda lih predvidanja morala je da sačeka m etode sekvencioniranja DNK koje su postale moguće posle olkrića rekoiubinantnih DNK lehnika.

. ' v r , m m :^ :

■ ■•.■■■ •'". ■'■■■’- ~:'><£••C4i‘.Vii'p:--'>j'-;-"‘'-‘V*r:A ; • -

j p | p ^ ' ;

. .v .:': ''M^O1 :■V. ^ ■ ■ ' '^ 3 < T '- •* *&$ L-^f'

’ • ' ’

liitercsanlno je, m edulim , <!a je prva nasledna osobina koja je bila icteaufikovana nu jnolekularnom nivou oLkrivena jo š 1957. godine sekvencioninm jem prečišćenilt proLeina. Bi]a je lo ane- niija srpastih ćelija naslala m utacijom gcna koja je ulicala na sekvencu am inokjseJina p ro teina krvi, liem oglobina.

WmA mšicAI5re nego što se v ratim o islorijskorn razvoju genetike čoveka, napiavičem o m altt digresiju da bism o shvatili da to neobično biće, voćna mušica, ima ogrom an značaj za genetička istraži- vanja. Voćna mušica, Drosophiln, poseduje nekoliko pogodnib karakteristika za izučavanje genetil<e:

1. L akose ttzgaja u laboraloriiskim uslovima.2. Brzo se reprodtikuje, što om ogućava dobijanjc 20-25 ge-

ncracija godišnje.

:k m :u : i m . [ : ’> ' :"

. ■ - ; v".“ : ^ : - ' f e k " " : ' . ■

'" K M a M v «

- : #» '' ;•;•;;•.;V>‘* -;;.£.

S lik a 1 AHromozoini su podeljeni u dve ćed<e ćelije tokom različitih faza mitoze.A-metafaza, B-anafaz3, C-telofaza.Ponašanje hromozorna u ćelijskoj deobi (mito/i) (Jw<ilji iije je opisario u ixjglavlju3. (lotoarafije dobijene zahvaljujući d r K.Ocroft, Gradska bolnica, Nottingham.)

l’oseduje određen broj lako prepoznatljivih svojstava, kao što sti izvijenti krilu i žulo lelu, koja se nasleđuju preina M en- delovim zakonim a.

4. Drosophila mclanogaster, najčcšće p ro u ć a v an a vj'Sta, iina s a n io če tiri para h ro iiio zo m a , Icoji se m e d u so b n o raz lik u ju , te sc m ogn v rlo laico iden tifikovatl.

5. H rom ozom i u ćelijama pjjuvačnih žiezda Jarvi Drosophila za sada sn m edu najvećim u p rirodi s obzirom na lo da su oko 100 puta veći od onih u ostalim telesnim ćelijama.

Posmalrajtjći te jed insh 'ene osciliine, ja sn o jfi zašto se vočna mtišica veoma m nogo koristila u rnnim eksperim entiina ukr- štanja , a i danas iroa veiiku važnost za biologiju razvića, gdc sn saznanja o hom ologiji gena u životinjskom carstvn om ogućila naučnicim a da identifikuju familijc gena koje sn važne za em- hriogenezu čoveka (poglavJje6). Bez obzira na ogrom na dosli- gntića ti istoriji genctike, značajno je napom enuti da jesekven cioniranje JSO m iliona baznih parova Drosophiln nfdttnogasler završcno tck Joajcm 1999. godine.

I5T0RI JA T I l JTICAJ G Ć N S T I K f f ^ l ^ ^ l i '

.p.GECi. {VSEDICINSKS GENETIKE

Osim već pom enulih naučn ilo kao što su Pierre de Maupertuis i Joseph Adams, čija se radoznaJost odraziJa 11a proučavanjc polidaktilije i aibinizraa, bilo je i m nogo drugih koji sc jnogu smatrati pionirim a gcnetike. Jnhn Dnlton, ugJcdni atomslci te- orctičar, ustanovio je da se izvesni porem ećaji, prc svega daltonizam i hemofilija, naslcđuju preko poJnog hrom ozom a X, odnosno kao X-vezano nasledivanje. Do danas sc sicpilo za bojc naziva daltonizam, po Johnu DaJtomi. Naravno, ti utcmcJjivači Inunane i medicinske genetike mogli su sam o da spekulišu o prirodi naslednih m ehanizam a.

Godine 1900. MendcJov istraživački rad je ponovo izbio u prvi plan. Njegove naučne radove su citiraJi skoro istovrcroeno evropski botaničari - Dc Vries (UeJandija), C orrcns (Nemač- ka) i Von Tscherniak (Austrija) - te m ožem o slobodno reči da je upravo to obeležilo stvarni početak m eđiđnske genctike i pružilo ogrom an podslicaj u proučavanju naslednih bolcsli. Prvo priznanje u otkrivanju osobina kontrolisanili pojedinač- nim gcnom podelili su W illiam Bateson i Archibald Garrod, koji su u svojim zajedničkjm naučn im radovim a izneli da je aikaptonurija redak recesivni poreinc&ij. Pri tom u relativno benignom stanju osobe izlučuju u rin tam nc bojc koju uslovlja- va prisustvo hom ogenlb.ioske itiseline koju pacijent nc možc da metaboliše (str. 162). U ranom detinjslvu taj poremečaj se može prepoznati po tam no obojcnim pelenam a, dok se kod odraslih niože pojaviti artritis u zglobovima. Shvativši da se radi o naslednom porcm cčaju koji je izazvan hcm ijskim procc som, Garrod je 1908. godine uveo term in urođena greška metabolizma. Ipak, njegov rad je dosta zanem arivan sve do sredine dvadesetog veka, Ij. do pojave elektroforeze i liromatografije koje stt omogućilc revolucionarn ipočetak biohemije. Otkrićem nekoliko stotina takvih porcm cćaja označcn jcp o če tak razvoja novog polja istraživanja, biobem ijskc gcnctilce (poglavlje 11). Priča o alkaptonnriji značajno je obeležila skoro ceo dvađeseti vek.počevšj s G arrodovim originalnim zapažanjem recesivnog nasledivanja J902. godine, a kuJminirajući s kloniranjem relc- vantnog gena na hrom ozom u 3, 1996. gotline.

Tokom dvadesetog veka postajalo je sve jasnije da su na- sletlni faktori povczani s m nogim osobinam a, a đa su p ri tom uldjučeni i različiti genetski m ehanizm i. Sm atralo se da nasledivanje osobina možc biti: pod uticajem pojedinalnih gena i hroniozonm, ili multifaktorsko. Sada postaje sve jasnijc da jc uzajamno delovanje različitih gena (poligcnsko naslcđivanjc) vrlo značajno kod izvesnih bolesti, ali da m ora biti ukJjučcna i nova kategorjja - stečeno som atsko nasledno oboljenjc.

PO REM EĆA JIIZAZVAN I D EJSTV O jVŠ JE 0 N 0 6 GENA - MOMOGEMSKO SSSASLEĐIVAI'fJJE

Osim alkaptonurije, G arrod je pokazao da se recesivno nasledivanje m ože dokazali i kod aJbinizma i cistinurijc. Ubi-zo se otkrivaju i drugi prim eri, a naprcdak u n a u đ dovodi do otkri- vanja novih bolesti. Do J 966. godine, idenlilikovano je skoro 1.500 porcm ećaja ili osobina kontrolisanih jcdin im genom, a

pokrenuto je i izdavanje kataloga. Taj katalog je objavio ame- rički lekar Victor McKusick (slika J.5). D o 1998. godine, kada je izašlo iz šlampe i 12. iz.danje,katalog je sadržao više od 8.500 odrednica (slika 1.6) P.azvoj „McICusickovog kataloga" bio je očigledan. Dostupan je i danas i m ožcse naći na in te rn e tu p o d naslovom Online Mendelian Inheritance in M an - OM IM . Do sredine 2006. godine OM JM je sadržavao 16.808 odrednica.

HROtVšOZOMSKE ABERACIJE

ZahvaJjujud novim, poboljšanim tehnikam a za proučavanje hrom ozom a, 1959. godine otkriveno jc da višak hrom ozom a21 (triiom ija 21) jzaztvn nastanak Downovog sindrom a. U brzo pošto je otkriven Downov sindrom , iste 1959. godine otkriveni su i Klinefelterov i Turnerov sindrom . Identilikaciji hrom o- zom skih abcracija doprinela jc signrno i tchnika traka uve- dcna 1970. godine (str. 32) koja je oniogućila da se pouzdano utvrde pojedini hrom ozom i, kao i da sc potvrdi da deiecija ili dupJikacija čak i vrlo inalogsegm enta hrom ozom a m ože imati razorno dcjstvo tokom razvića čoveka (poglavljc 18).

Najnovija istraživanja pokazuju da nekoliko retkih bolcsti izaziva poteškočc pri učenju, a nastaju i fizičlđ porcmcćaji zbog gubitka takn sićtišnog hrom ozom skog materijala č.iji sc ncdostatak ne bi mogao o tk iiti ćak ni upotrebom nnjsavršeni- jcg milcroskopa. Te bolesli upućuju na niikrodeleeione sindrome koji se mogu dijagnosticirati pom oću tehnike poznate kao

5"V; 1 - •>

Victor McKusick. snimljen 1994; njegcvi pronalasci i katabzi bili su veoma značajni za meclicinsku cjenctikn.

iVlURI^rgjTCAj (SfNFTKI; rtA'r,;Epiar,"j

11000 ( - - - '■;- S 10000o 5000

§ 8000

c 7000 ■

“ 6000 '

;Š 5000

.£ -1000 | , 3000 ■

» 2000 . '■•■.

” 1000 I I .1966.'68. 71. '75. '78. '83. '86.,88.,90.’92.'!M. '97.2003.

Godina

Sfika 1.6Histogram prikazuje brz porast u otkrivanju bolesii I osobina koje se nasleđuju monogenski. (Preuzeto iz McKusickovog kaieloga, 1598. i OMIM - pogledati u Prilogu.)

Jluorescenlna in-situ hibriaizacija (FISH Pluorescenl ln -S ilu Uybriilisation) koja kom binnje klasične hrom ozom ske analize (ciiogenctika) s ninogo savrem enijom D NK dijngnostičkoni tehnologijom (molekularna genetika) (str. 34). Vrlo je verovatno da će se sve više koristiti nova tehnika mikroniza s kompara- tivnom genom skom htbridizacijom, tj. microarrav CCH (Com- parative Genomic H ybridisation) u dijagnostici takvih bolesti (str. 37).

MULTfFAKTORSK! POREMEĆAJS

Francis G alton, rođak Charlesa D arw ina, bio je vrlo zaintere- sovan 7.a proučavanje Ijudskih svojstava kao žto sti rast, telesna gratia i inteligencija. Većina njegovih islraživanja zasnivala se na istraživanju iclentičnih blizanaca, lokom kojih jc došao do zaJdjučka da su razlike u tim param etrim a u velikom broju slu- čajeva rezultat uticaja sredine. Galton je taj koji je n genelikn uveo pojam koejicijenta regresije, kao rnerti za procenjivanje stepena sličnosti m edu različitim rođacim a. Taj koncept je kasnijc prošircn i u njega su uključena M cndelova otkrića da bi se šlo bolje objasnilo da svojstva kao što su visina i boja kože m ogu biti odredena interakcijom rnnogih gena, koji imaju mali aditivan efekat. To je po lpuno supro tno svojstvima koja su m onogenska i čije jc dclovanjc nezavisno i bez aditivnog efekta.

Upravo taj m odel kvantitativnog nasledivanjn danas je pri- hvaćen i prilagođen da bi se objasnio uačin nasledivanja kocl relativno čcstih bolesti (poglavjje 9). Ovde spadaju kongeni talne m alform acije kao što su rnscep usne i nepca, kao i hiper- tenzija, dijabetes i Alzheimerova bolest. Najnovija islraživanja su potvrđila da geni s različitih lokusa deluju udruženo i tislov- Ijavaju podložnost na različile štetnc efekte okoline. Nedavna istraživanja su potvrdila da mnogi geni učestvuju u izazivanju porcm cčaja kod odraslih , nli nažalost, m oram o priznali da je naprcđak u identifikaciji spccifičnih osctljivih lokusa prilično spor. Takode, vidi se da kod nekih bolesli, kao š to je dijabeles lip l, različiti geni m ogu im ati m anji ili veći ulicaj u odredivanju

podiožnosti (str. 219). Na kraju da zaključimu da m ultifaktor- ska ili poligenska dejstva imajti važan uticaj na h ron ične bolesti odraslih (poglavlje 15).

STEČENE SOMATSKO-GENETSKE BOLSSTS

Ne posto je sve genetske greške još od začeća. U jed n o m pro- sečnom ljudskom veku dešavaju se m ilioni i m ilioni dcoba ćelija (m itoze). Za vrem e svake mitoze postoji m ogućnost da se pojavi m ulacija u oba pojeđinačna genska alela upravo zato što D NK kopira greške, alj i zbog brojnih p rom ena u broju hrom ozom a koje se pojavljuju kao rezultat pogrešnog ruzdva- janja hromo7.oma. Nagom ilavanje som atskih m utacija i hro- m ozom skih aberacija igra p resudnu ulogu n izazivanju kancera (poglavlje 14), utiče na porast incidence ozbiljnih oboljenja tokom starenja, a utiče i na sam proccs starenja. Z ato je neophodno da se shvati da sve bolesti s genetskom osnovom nisu nasledne.

Pre nego što predem o na 2načaj naslednih bolesti, morali bism o da opišem o još nekollko pojmova.

Incidenca

lncidenca predstavlja stopti pojave novih slnčajeva. Na prim er, ako im am o incidencn nekog porem ečaja koja je u razm eri 1 :1000, u proseku će jeđ n o novorodenče od 1.000 roden ih bili s tim porem cćajem .

Prevalenca

Ovo se odnosi na proporciju populacije koja je 7.ahvaćena bo lcšću u datorn trenutku. Prevalenca genelskih b o k sti je uglavnom niža nego incidenca rađanja zbog skraćenog životnog veka ili zato šlo se bolcst javlja kasnije tokom slarenja.

U č e s t a i o s t

Uicslaiost je opšti term in kom enedostaje naučna specifičnost. Ipak, ino ram o napom enuti da se ta reččesto uzim a kao sinonim '/xi incidencu kada računam o „učestalost" gena.

Kongenitalne anomalije

Kongenitahii označava porem ećaj koji postoji na rodenju. Tal«), rascep ncpca predstavlja p rim er kongenitalnih anom a- lija. G enctsld porem ećaji koji se javljaju u kasnijim godjnam a nisu kongcnitalni (npr. H untingtonova bolest) nili su sve kongenitalnc anom alije genelskof; poreJda (kao što Sti fetalni pore- mcćaji, koji su obrndeni u poglavjju 16).

2! & lh Č A i 4SENETSIC! USiX»VUENIH B O t E S T f

Dvadeseti vek sigurno predstavlja vck kada jc postignuf naj- veći naprcdak na svini poljim a m cdicinc, a pre svega jia poljn

javnog zdravlja i terapeutskih m etođa, usled čega su mnoge holesti promenjene, a naročito raste broj otkrivenih genetskih faktora koji izazivaju boiesti u svim životnim periodima. Dok su genelski uzroci za neke param etre kao što su perinatalna sm rtnost nepromenljivi, gde jc apsohitni broj slučajeva sa is- ključivo genetskim uzrocim a verovatno ostao konstantan, dotle je njihov doprinos ukupnom broju poraslao u odnosn na druge uzroke, ređ m o infekcije koje su u opadanju. Što se tiče hroničnih bolesli odraslih , ukupan doprinos genetike je sasvim sigitrno porastao, deloni i zbog toga što je iivofni velc duži, pa se samim tim javljaju i veće m ognćnosti štetnih interakcija genetičkjh faktora i okoline, kao što je to kod srčanih oboljenja i diabetes mellitusd.

U slcdećih nekoliko odeljaka posm atračem o iiticaj genet- skili faktora na bolest u različitim životnim periodima.

Spontani pobačaji

Hromuzoinske aberacije postojc u 40-S0% evidentiranih poba- čaja u prva tri meseca trudnoće. M ožcm o reći da otprilikc jedna od šest trudnoća rezultira spon tan im pobačajem , pa 5-7% svih evidentiranih začeća predstavlja zaćeća s hrom ozom sldm poremećajem (str. 2ć.l). Te vrednosti bilcbi i mnogo više ako bi se u lu stalistiku ukljućile i sve neevidentirane trudnoće. Vrlo je verovatno da veliki udeo u pohačajim a s norm alnom hro- mozomskom strukturoni im aju katastrofalne subm iluoskop- ske genetske greške.

Novorođene bobe

Od sve novorodenčadt, 2-3% im a najm anjc jcdan kongenitalni poremećaj, od kojih je najm aojc 50% pronzrokovano iskljući- vo ili delim ično genefskim faktorim a (poglavlje 16). Incidenca hrom ozoniskih aberacija i porem ećaja na pojedinačnom genu kod novorođene decc iznosi oko 1 : 200, odnosno 1 :100.

Detinjstvo

Procenjuje se da genetsld porem ećaji uzrokuju 50% slućajeva pojave slepila, problem a sa sluhom i ozbiljnih p robkm a u uče- nju kod dece. U razvijenim zem ljam a, genetski poremećaji i kongenitalne malform acije zastupljeni su kod 30% od ukupnog broia hospitalizovane dece. Što se tiče sm rtnosli kod dece, taj udeo je veći i iznosi 40-50% .

Odrasli

Oko 1% svih malignileta nasleduje se m onogenski, a izm cdu 5% i 10% uobičajenih kancera, kao što su kanccr dojki, dcbc- log creva i jajnika, imaju vrlo jaku naslcdnu kom ponentn. Do 25. godine života, 5% populacije bićc zahvaćcno nekim pore- mećajem u kom e će genelski faklori igrati vrlo važnn itlogu. Uzimajući u obzir genelski danak kanceru i karđiovasknlarnim oboljenjima, kao šlo su koronarrio-arterijska okluzijn i hiper- tenzija, procenjcno je da će više od 50% starije populaciie u razvijenim zcm ljam a im ali ncki geuelski determ inisan medi- cinski problem.

•; ISTORUAT

'ŽNAČAJNA NOVA DOSTIGKUĆA

Slobodno m ožem o reći da proučavanje genetike i njcne uloge u bolestim a ljudi predslavljn jednu od najzanimljivijih i naju- ticajnih grana medicine. Počev od 1962. godine, kada su Fran- cis Crick, James W atson i M aurice W ilkins dobili N obclovu nagradu za tumačenje struk lure DNK, to značajno i najveće priznanje dodeljcno je još 19 pula naučnicim a koji su radili u oblasti genetike čoveka im olekularncgcnctike ili p a k n a nekim srodnim istraživanjima (tabela 1.1). Ti pionirski koraci razvili su se u jeđnu bogatu m olekularno-tehnoiošku indtistriju s ra- zličilom prim enom , kao šlo je razvoj genetski m odjfikovanih biljaka o tpornih na bolesti, zatim upotrcba genetski m odifiko- vanih životinja za proizvodnju lekova, kao i m oguće uvodenje vakcina baziranih na DNK koje bi se primenjivale u slučajc- vima kao šlo je malarija. D anas velike farm aceutske kom panije sprovode ozbiljne projekte vczane za istraživanja D NK u farm akogenomici u cilju razvoja tcrapije lckovima „skrojenim" po ličnom genetskom m odelu.

PROJEKAT 6EN0M A ČOVEKA

Kao što se vidi, DNK tehnologija se razvijala vrlo brzo. G ru- pa am eričkih naučnika vizionara uspeia je 1988. godine da ubedi am erički kongres da finansira m edunarodn i program za sekvencioniranje celokupnog genom a čoveka. P rogram je počeo 1990. godine i trajao je do 2005. godine, a za njega je trebalo odvojiti tri roilijarde dolara. O tpiilike 5% te svote bilo je nam enjeno proučavanjit etičkih i socijalnih uticaja novih saznanja, otkrivanju potencijalno velikog uticaja na politiku javnog zdravstva, skrin ing prograrnim a, kao i ličnom izboru. Taj projekat sc po svojoj složcnosti m ogao uporedili s m isi- jom svem irske letclicc Apolo na Mesec. .Što se tiče p raktične strane, dugotrajne koristi koje laj projekat m ožc pružiti verovalno će biti m nogo dragocenije. Skica DN K sekvencc- od tri m ilijarde baznih parova uspešuo je završena 2000. godine, a kom plelna sekvenca jc objavljena n oktobru 2004. Pre završne faze iog projekta, verovalo se da m ožda postoji oko 100.000 gena koji kodiraju p roteine i određuju kako će izgiedati ljudski život. Svi su bili veom s iznenađeni kada su naučnici otkrili nm ogo m anji broj gena, izmecht 25.000 i 30.000. Ipak, inora- m o uzcti u obzir i činjenicu da m nogi geni m ogu da obavljaju više funkcija, što je u nekitn slučajevima stvaralo i problcm e u klasifikaciji bolesti. N eposredna korist od podataka dobije- n ih sekvencioniranjem najviše se ogleda krnz istraživanja koja su vodila do preciznijih dijagnoza, kao i do bolje organizpva- nih savetovališta za porodicc s genetskim boleslim a. N aslaje pravi procvat ogrom nih i dltgolrajnih istraživanja populacija zahvaljujući uspešnom projektu genom a čoveka. Na prim er, cilj engleske Biobanke jeste da salcnpi 500.000 pojedinaca sta- rosne dobi izm edu 40 i 09 godina, da bi se proučavala progresija čestih bolesti, uticaj životnog stila oboleJog, kao i genetske prcdispozicije.

Posnifltiano dugoročno, nadam o se da će sve bolje razu mevanje ekspresije gena voditi do razvoja tiovih strategija u prevenciji i lečcnju m onogcnskih, ali i poligenskih poretnećaja.

:K(T MA iV.EDIC :N‘U

Tabbla 1.1 O tkrića u g en ettc -i|a '

Godina Dobitnici nagrade Otkriće

1962. Francis Crick, JamesV/atson, Maurice Wilkins

Molekulama struktura DNK

1965. Francois Jacob, Jacque Monod,

■ Andre Lvvoff

Genska reaulacija

1966. Peyton Rous Onkogeni virusi

1968. fiobert l-lnlley, Gobind Khorana, Marsiiall Nirebeig

Dešifrovanje genetskog koda

197b. Uavid Baitimore, fienaio Oulbecco, HowardTemin

Interakcija virusa tumora i jedarne DNK

1978. Wemer Arber, Daniel Nathans, 1 lamilton Smith

Restrikcione endonukleaze

1980. Batu] Benacerraf, Jeon Dausset, George Snell

Genetska kontrola imunog odgovora

1983. Barbara McClintock Mobilni geni (transpozoni)

1985 Michel Brown, Joseph Goldstein

Čelijski rcceptori u familijarnoj hiperholesterolemiji

1987. SusumuTonegawa Genetski aspekt antitela

1089. Michael Bishop, Harold Varmus

Proućavanje onkogena

1993. Ricterd Roberts, Phillip Shorp

.Podeljeni tjcni'

1995. Edward Lewis, Christiane Nusslein- Volhard, f ric VVieschaus

1 lomeotski i drugi gerti razvića

1997. Stanley Prusiner Prioni

1999. Gunter Blobel Signalizacija transporta proteina

2000. Arvid Cailsson, l'aul Greengard, Eric Kandel

Signalna transdukcija u nen'nom sistemu

2001. leland Hartvvell, Timothy Hunt, Poul Nurse

Regulalori ćelijskog ciklusa

2002. Sydney Brener, Itobert Horritz, lohn Sulston

Genetska regulacija razvića i progtamirana smrt ćelije (apopioz3)

2006. Andrew Hre. Craig Mello

Interferenca RMK

Iaku m ožeino govorili o usponu tchnologija brzog sekvencioniranja DNK, one su još uvck u razvojnoj fazi; ipalc, u doglcd- no vrcm e um nogorne će proširiti i olakšati genetska testiranja. Takve prim ene će u velikom broju slučajeva im ati važnc ctičkc i društvene implikacije.

'G E N S K A T E R A P .IJ A

Većina genctskih oboljenja ođoleva konvencionalnom naćinu lečenja, pa uspešno m odifikovanje genelskog koda u ćelijama nekog pacijenta predstavlja vcoma interesantan aspckt istraži- vanja. Uprkos znaćajnim ulaganjirna i opsežnim istraživanji- ma, uspeh u lečcniu ljucli je do sada bio ogranićcn na nekoliko vr)o rctkih im unoloških porcm cćaja. Za nekevrlo ćeste boiesti, kao što je cistićna fibroza, giavni problem i su postali ođre- divanje norm alnih populacija ćelija, a pri tom su savlađatie preprekc p rirodne ot'ibrane tela kao i klentifikovani pogodni neim unogeni vektori. Istraživanja genc(sl<ih porem cćaja, kao što su cistična fibroza (slr. 291), zstim H untingtonova bolest (str. 282), kao i D uchcnneova m išićna distrofija (str. 297), na tniševima, m nogo su pom ogla i poboljšala m ogućnosti tslraži- vanja, a naroćito su b itna u proućavanju biologijc ćclije kod iih bolesli. Osim istraživanja gcnskc terapijc (slr. 342), m oram o naglasiti da u posledoje vrem e postoji povećan optim izam u otkrivanju novilt terapija lekovima i lečenja slcm (m atičnim ) ćelijatna (str. 347).

IM T E R f ' jE T

Pristup sve boljim način im a inform isanja kada je genetika u pitanjti mogtić je zahvaljujući odličnim bazam a podataka na internelu, od kojih sm o ncke najbolje naveli u priiogu. Baze se redovno ažuriraju : om ogućavaju trenutni pristup ogrom nom broju najnovijih inform acija. M ogućnosl p ristupa bazam a, kao šlo su Genom ska baza podataka (G enom e D alabase) i Ranka gena (G enBank), om ogućava natttiiicim a brz uvid u Idonirane gene, daje detaljnu sekvencu gcna, zatim m esto gcna na hro- m ozom u i način ekspresije gena. Za kliničare, pak , OM )M pt u- ža bogat prikaz svih porem ećaja koji se nasleđuju prerna Men- đclu, ukljnčtijući i prik lndnc kliničke detaljc i važne reference. D anas je svim a jasno da se sam o elektronskom tehnologijom može praliti ta ckspiozija na svim poljim a genetskog istraživa nja. Ipak, verujem o da neki tradicionalni izvori inform acija, u koje sigurno spada i ova Icnjiga, neće posta ti zastarelo sredslvo informisanja.

PRjEPOBUČEMA LITERATURA

Baird P A, Anderson T W, Ncwcombe H 13, Lowry R B ISJ88 Genctic Jis-

ordcrs in childrou anđ ymmg adults: a populnlion study. Am J Muni Genel 42: 677-693.

Svcobuhvatna studijn inciđenee gencličkih poremećajn u Zcpculnoj urbnnoj popuhciji.

Dvmham I, Shimi'/,u N, Roc H A el ;il 1999 Thc DN/\ i»cq»iencc nfhunian chromosomc 22. Nafnrc 402: yJ89-49!i.

Prviizveilnj o kom plelnoj sekvcnci jiulnog hromouotmi čoueko.

ISTOBJAfl UTiC AJ o S|tlk£:K :A ' M EiieNJ.'.

£mery A E H 1989 Portraits in mcdical gcnctics - Joscph Adar.is 1756- 18J8. J Mcd Gcnct 26: J J6-118.

Prikaz iivota londonskog lekaru koji je izneo značajna zapuianja o naslcd- nim bolestima kod svojih pacijenata.

GarroJ A E 1902 The incidcnce of alkaptonnria: a study in chemical indi' vidua)ity. Lancet ii: 1916-1920.

Ključni rad u kom e Garrocl iznosi da se alkaptonuria nasleduje na mendelski

nacin, a takođe zapaia da „brak prvih rodaka otnogučava da se ispolji relka, obično rccf sivna osobina”.

McKusick V A 1998 Mcndclian inheritance in man, 1 Jth edn. Johns Ilop- kins University Prcss, Baltiniore.

Iscrpan katalog u tri tonia o svim poznatirn stanjhna i obclcžjima koja se mendelski nasleduju.

Onlinc Meodelian Inheritancein Man, OMIM". Johns Hopkins Univcrsity. Baltimore. Online. AvailabJe: http://www3.ncbi.nhn.nih. gov/omini/

On-lajn verzija mendelskog nasledivanja kod čoveka. koja $e redovno obnavlja.

Ord V 1995 Grcgor Mcndcl: the first gcneticisl. Oxford University Press, Oxford.

Detalina biogrnfija živola i rada moravskog svesienika koji je bio vvrlo mar-

Ijiv u nauci, a manje m u je ležala službo u parohiji*1Ouellette F 1999 Intcrnet resources for the clinical gcneticist. Clin Gcnct56: 179-185.Votličkako pristupiti nekini od najkorisnijih on-lajn baza podataka.Shapiro R 1991 The human blueprint: thc iace to unlock the secrcts o f oui

genetic script. St Mariins Fre«, New Ybrk VVatson J J96S Thc* doubk* hdix. Atheneum, New York.

Priča o otkriću strukltirc DNK, kako ju je video sam Watson.

SAŽETAK

® Karakteristika koja se manifesluje u hibridu (heterozigot) dom inantna je. Recesivna karatoeristilca sc ckspriHiira sam o kod indiviđua s dve kopijc gcna (homozigot).

0 M endcl je ustanovio.da svaka osoba im a dva genska alela za svaku karakteristiku: po jedan alel sc nasleđuje odsvakog roditelja, ajedan seprenosinasvakodete . Geni na različitim lokusim a dehiju i razdvajaju sc nczavisno.

© Razdvajanje hioniozorna ža vrem e čelijške deobe omogučava i razdvajanje gcna.

© Genetički porem cćaji se javljaju kod najmanje 2% prevrem eno rođene dece, kod 50% slučajeva slepila, gluvoće i poremečaja u učcnju u detinjstvu i čine 5% uzroka sm rli populađ je do 25. godine.

© M olckulama genctika se nalazi u prvoro planu it m edicinskim istraživanjiroa. Projckat gcnom a čovcka i budućnost genske terapije predstavljaju glavnc nove ini- cijalive koje ćc revolucionarno doprineli lcčcnju genetskih boJcsti.

http://www3.ncbi.nhn.nih

„G ospodinc, ne postoji ništa bcznačajno za tako m alo bićc kao što je čovek. Uprnvo proučavajuči m ale stvari otkrivajr.o živoS, s ciljem da m anje patim o, a vise se radujem o."

Samnel Jolmson

S obzirom na to da je naslcdni m ateiijai sm ešten u čdjjskom jcđru , n da se proteini .sintetišu u citopiazm i, u ovom poj’laviju čcm o pratiti kalto teče proces l<oji vodi od gena do konačnog genskog produkta.

Ovnj odeljak obuhvata osnovc biologiie ćelije s posebnim osvrtom na stru k tu m DNK, proces replilcacije DNK, tipove selc/enci DNK, stru k tu rn gena, gcnetskj kod , proces transkripcijc i translacije, različite tipove m utacija, m ntagcnc agcnsc i reparaciju DNK.

CELiJA

U svakoj telesnoj ćeliji, vidljivoj po d svetlosnim nijkroskopojn. nalazi se citoplazma i tam no obojena struk tura, nuklens ili je- <Iro, koja sadrži nnslcđni mafcrij-.il u form i hroniozomu (slilca2.1). Dvoslojni fosfo-lipidni om otač, plazm a m em bjana, štit: unutrašnjost ćelije, ali je istovrem eno seleklivno propust'ijiv i poseduje sopstvene integralne proteine koji su uključeni u prepoznavanje i kom unikaciju izm eđu ćelija. U jcd ru se itočava tamnije obojena s tn ik tu ra - nukleolus ili jeclarce. Jedro je oba- vijeno m em branom , nuklearnim ili je d a m h n om otačan, koji ga razdvaja od citoplazm e, a)i ipak dozvoljava komunilcaciju kroz jedarne pore.

Cit.opla?.jna sadrži citosol, jio lutečne konzistencije, koji obuJivata jastvorljive m ateiije, kao i đ loskele ljie struk turne elejnenie. Pored toga, u citopJazmi se nalazi endoplazm atiini rctikulnm, kom pleksni sistem vrlo finih m cđusobno povcza nih kanala. Endoplazm atični je tiku lum je, zajedno s ribozom i- ma uključeu u sistero biosinteze proteina, a u njcnni se vrši i siniezn lipida. D m g« ćeJijske organele takode su smcštene u ciloplazjjii, a inogu se videti sam o pod elektronskim jnikro- skopom . Jedna od n jih je Golđžijev aparat, koji je odgovoran za selaeciju ćelijskih produkata, zaliin mitohondrije, kojc učc- stvuju u proizvodnji energije preko m etaboiičkog puta oksiđa livne fosforilacije (st.r. 226), a takoćle i peroksizorni (str. 173) i lizazomi, lcoji učestvuju u degrtidaciji i izbacivanju produkata ćclijskog m etabolizm a i toksičnih rnolekula.

: Đ fK - NASLEDNl MATERiJAL

SASTAV

NukJeinslce kisejinc su građene od dugačkjh po lim era u čiji sastav ulaze pojcdinačni moJelcuIi, poznati kao nukleotidi. Svaki nukleotid je sastavljen od azotne baze, molekula šcćera i fosfat- nc grupc. A zotne baze se dele na purine i pirim idine. U purinc spadaju adenin i guanin , a pirim idini su citozin, tim in i uracil.

Postojc dva tipa nukJeinskih kiseJina, ribonukleinska (HNK) koja sađrif.i petočlani šečer ribozu i dczoksiribtmukleinskn kiselina (DNK), u kojoj je hidroksilna grupa na m cstu 2’ ribozc zajncnjena vodonilcom (znači jedan m olekul kiseonilca je izgubljen), pa je to šećer dezoksiriboza. I DNK i RNK sadržc pui’inske bazc adenin i guanin, te pirim idinsku hazu citozin, dok se tim in nalazi sam o u DNK, a uracjl sam o u RNK.

RNK jc prisu tna u citoplazm i, a u naročito visokim konccn- tracijama im a je u jedarcu unu tar jedra. S druge strane , DNK se pretežno nalazi u hrom ozoniim a.

STRUKTURA

Ako su geni zaista sastavljenj od DNK, neophodno je da ona im a dovoljnosloženu struk lu ru da bi mogla da obezbedi veliku raznolikost m nogobrojn ih gcna, ali da u isto vrcm e bude sposobna da se reprodukuje tako da u svakoj ćejjjskoj đeobi pro- izvcdc kopiju identičnu samoj sebi. G odine 1953, na osnovu studije difrakcije X-zralca, AVatson i Criclc, predložili su m odel s truk tu re DNK jnoJekula lcoji zadovoljava sve osnovne zahle- ve. Oui sti zaključili da se molekul DNK sastoji od dva poli- nukleotidna lanca koji grade dvolančanu zavojnicu - heliks. Kičma - olcosnka svakog Janca form ira sc prelco fosfo-diestar- skih veza izm eđu 3’ i 5’ ugljenika susednih šećera, dolc su dva lanca povezana vodoničr.im vezama iz.medu azotnih baza, koje su usjnerene prcm a cen tru zavojnice. Polarnost svakog DNK ianca odredcna jc položajcm šećer-fosfat okosnicc. Kraj lanca koji sc završava 5’ ugljenikovim atom om m okku la šećera naziva se 5’ lcraj, a kraj lanca koji se završava sa 3’ ugljcnikoviui atom om zovc se 3’ kraj. U DNK spirali 5’ kraj jed n o g Innoi stoji nasuprot 3’ Jciaja drugog lanca, to jest oni im aju supro tnu orijentaciju, pa se Jcaže da su antiparalelni.

Raspored baza u m olekulu DNK nije slučajan. Naim e, purin iz jednog Janca uvelcse spa ru jes pirim idinom iz drugog, spcci- fičnim sparivanjem baznih parova - guanin iz jed n o g lanca je

P O G L A V L JE Celijska i molekularna osnova nasleđivanja

Ć a iJS K A I

omotač ' Mi,0h0ndrija ---------------- Goldžijev aparst

------Lizozom

Slika 2.1Oijagramski prikaz životinjske ćelije

A3‘-hidroksi

5‘-fo$fat Dezoksiriboza OH

. ^ M B E E E S T

Vodonićncr f t fž : >/.;••• ve2e j \

. Y _ p . ®

CH S’-iosra!

3-liiJioksi

uvek par s citozinom iz drugog, dok jead en in uvck p ar s tirni- nom , tako da parovi baza formiraju kom plem entarne nizove (slika 2.2). Za svoj rad W atson i Crick, zajedno sa M auriceom Wi)kij)soriom dobili su Nobelovu nagradu za m edicinu i fizio- logiju (slr. 9).

REPLIKACUA

Replikncija D N K pruža odgovor na pitanje kako se nasledna inforinacija prenosi s jedne generacije na drugu. U toku deobe jedra dva lanca dvostrukc zavojnice DNK razđvajaju se pod delovanjem en2im a DNK helikazc, svaki lanac odrcđujc sintezu sebi kom plem entam og lanca zahvaljujući specifičnom sparivanju baza, što dovodi do stvaranja dve „ćerke" D N K du- plcksa koje su ideiuičjie sa oiiginalniin roditeljskim jnolckn- loni. Tako kada sc ćclije dele, genetska inforjnacija je sačuvana i neprom enjena preneta na obe ćerke ćeiije. Kcplikacija DNK »a2vana je servikonzervntivnom jer je u m olekuiim a koji nasta- jtf sanio jedan lanac novosintetisan.

Replikacija D NK se odvija pod ulicajem enzim a DNK polimeraze, zapoćinje na više tačaka koje su oznaćcne kao me- stn početkn replikadjc, formirajući strukturu u obliku slova Y

B

5' 3'

5' 3'

Dvostruka zavojnica DNK A. Sećerno-fosfatna okosnica i spareni nukleotidm bnci cfvostruke zavojnice DNK (P, foslat; A, ademn;T, i.imin; G, guanin; C, cilozin). I>. Priko? dvostruke zavojnice DNK.

2- poznalu kao replikaciona viljuška. Sinteza oba koinplenicn- tarna antiparaleina DN K Janca odvija se u sm eru od 5’ prc- m a 3'. Jedan lanac, poznat kao vođeći lanac, sintetiše se tokom kontinu iranog procesa. Driigi Janac, poznat kao lanac koji zaostaje, sintetiše se ti delovima, koji se zovu Okazaki fragm enti, a spajaju se u kontinuirani niz pod deJovanjem enzim a DNJ< ligaze (slika 2.3A).

Repiikacija DN K se odvija u oba sm era 6d m esta početako replikacije form irajući m ehuraste struklure - replikativne w e ■ hure (slika 2.313). Susedni replikacioni počeci su udaljeni jetlni od d rugih 5 0 -3 0 0 kilobaza (kb) i javljaju se u skupinam a ili replikacionim jedinicam a od 20 đo 80 početaka po repiikaciji. U svakoj repiikacionoj jedinici DN K replikacija se odvija u ra- zličito vrem e tokom S fazc ćelijskog cikJusa (str. 41), asu sed n e replikacione jed in ice se udružuju sve dok se ne iskopira kom- p lctna DNK i dok se ne stvore dve identične ćerke molekule.

r-*s* v c c Mr »trTii i i .w « y g a n * 1 w i * O MiTUHMf:1- u ■.vjr .w,ry a v -1 ‘ *1ŠT^UKTURA h r o m o z o m a

Ideja da je svaki hrom ozom sastavljen od jedne dvostruke i&- vojnice DNK naizgled je previše jednostavna. Sam hrom ozom je innogo širi nego što je prečn ik dvostruke zavojnice DNK. Štavišc, ukupna dužina potpuno despiralizovane DNK u jcdru

svake ćelije čoveka iznosi nekoliko m etara, dok je uknpria dužina sam og hrom ozom skog kom plcm cnta m anja od pola m ilim ctra.

To se m ožc objasniti činjenicom da pakovanje D N K u hro- m ozoine ukljnčuje nekoliko nivoa spirnlizacije i presavijanja DNK. Pored osnovnog uvijanja DNK u đvostruku zavojnicu, postoji i uvijanje oko sfernih histonskih „kuglica", pri čenni se stvaraju nukleoznmi. Tercijarno uvijanje nukieožom a đaje hromatinske nili koje foririiraju duge petlje na skeletu nistonskili kiselih proteina. D odatno lim otavanje u čvrste navo je om o- gućava da hrom ozom i budu vidljivi pod svetiosnim m ikroskopom (slika 2.4).' Svc to zajcdno čihi sćJenoidni m odel struk turc hrom ozom a.

TEPOVI SEKVEMO DNK

A l« sc D N K denaturišc , lanci sc m ogu ponovo spojiti u dvo- struku spiraht brzinom koja zavisi Od proporcije jedinstvenih i ponovljenih rtukleotidnih nizova, tj. sekvenci. Proučovanjcm kinetike reasocijacije DNK čoveka dokazano je da se 60--70% genoma čoveka sastoji od jediristvehih nizova ili m alog broja kopija DNK sekvenci. O statak genonia, 30-40% , sastoji sc od repetitivnih ili visokorepetitivnih DNK sekvenci koje se ne

Šx&sassiuimmiiB8BmtP's5

3 • • -V ..

- koji 2aostaje

. \/oo 'eć;C' l»n«c

1 l ’

S WfMSS8St&S8&ffie@rr

J-š

I

.|.....

£>:

__^_ ____ ^

Novi Slarilanci lanci

14

SSšks 2 3

Replikacij.i DNK. A. Deraljan dijsgrdm replikacije DNK. Od tnesta počeika replikacije sivaraju se replikacione viljuške i odvija se asimetrična sinteza lanaca - kontinuirana sinteza vodećeg lanco i diskontinuirana sinteza lanca koji zaostaje uz spajanje Okazaki fragtric-nata. B. Više rnesta početaka replikacije i semtkonzervativan način replikacije DNK.

CeuiJSKA!

*dri

DNK Mukleozomi Hromatinska Ocspirnlizovani d eo Petije Metafaznidvostruko nit hromozoma hromatinske niti hromozom2avojnica

S lik s 2.4Uprošćeni đijagram predloženog solenoidnog modela DNK- spiralcacija vodi kn stvaranju vidljivc strukture hroinozoma.

-Vs)SSHBS«j>

translcribuju. Visokorepctitivna D N K sadrži uglavnom satclit- nu DNK i rasute sekvencc DNK (olcvir 2.1).

JE Đ A R N I GEN E

Izračunato je da se u jcdarnom genom u čoveka nalazi izme- đu 25.000 i 30.000 gena. D istribucija tih gena vcom a varira izm eđu.hrom ozom skib rcgiona. N a primer, heterohrom atski i centrom erni rcgioni (str. 35) pretežno su nckodirajući, dok 5e u subtelom ernim regionim a (str. 36) zapaža največa guslina gena. Hrom ozom i 19 i 22 su bogati gcnima, dok ;u hrom o- zonii 4 i 18 relativno sitom ašni genima.Velićina gcna takode

O kv ir2 .1 Tipovi sekvenci DNK

J ed a m esek v en ce (-3 x 10s b p )G eni(-30.000)Geni u jednoj kopiji

Muitigenske familije Kia-.ične genske familije Supcrfamilije gens

Vangenska DMK (jediristvena, repetitivna i v isok orep etitivn a)Tandeinski ponovrt

Sateliti Minisateliti

Tplomcrni l-lipervarijabilni

Mikrosateliti Rosuti

Kratki rasutijerlami elemertti Dtigi rasuii jerlarni elernenii

M itohondrijsko DNK (16,6 kb, 37 gen a)O a rRNK qeno22 iKNKgena

pokazuje vcliku raznolikost - od tnalih gena s jednim egzonom do velikib gena koji sadrže i do 79 egzona (npr. gen za distrofin, Jcoji zahvata 2,5 Mb gcnom a).

Geni ujednoj kopiji

Većina gcna čovclca im a nizove nukleotida u jcdnoj icopiji, tj. jedinstvene gcnc. O ni kodiraju polipeptide koji sc u ia2C u

saslav ćejjje ili obavljaju brojne ćelijske funkcije. j'i protcini uldjučujtt enzime, horm one, receptore, kao i drttge strulcturne i regulatorne proteine.

Multigenske familije

M nogi geni koji imaju slične funkcijc nastali su od zajcdnič- kogprcdačkog gena kojije najpre đupiiciran da bi zatim tolcom evolucije njegove kopije divergirale. Zbog toga su sc pojav ik multigenske faniilije. Neke od lih familija se nalaze u grupam a, na prim er grttpc alfa i beta globinskih gena na hrom ozom itna16 i 11 (slika 2.5), dok su druge rasute po genom u i javljaju sc na raznim hrom ozoroim a, kao što je genska familija HOX homeoblok (str. 86 ).

Muitigcnske familije se m ogu p o d đ iti na dva tipa: klasičnc jam ilije gena kojc pokazuju visok stepcn hom oiogije sckvcn- rj i superjamilije gena kojc imaju ograničenu homoiogiju sekvenci, ali su funkcionnlno povczane i iinaju slićne strukturne domene.

Klasične familije gena

Kiasične fantilije gena obuhvatajtt, npr. biojne. kopije gentt koji kodirajtt različite ribozom skc KNK koje se grupišu ktto

I ^ ^ A :q SNJOVA N ASL€ĐIVAN j a

5 ' C vC V «! a2 a l 0 3 'Hromozom 16

•' ^ 8 P 3 '

Slilca 2 .5

Prikaz alfa i beta globinskih regiona na hromozoinima 16 i 11

tanđem ski nizovi u rcgionim a organizalorim a jedarca na kratkim kracim a pet parova akroccntričnih h rom ozom a (str. 31). Postojc i različite familije gena za transporlne IINK (str. 18), koje su rašpršene 11 b ro jne skupine po celom gcnom u čovcka.

S u p e r f a m i l i j e g e n a

Prim eri snperlnm ilije gena su HLA genski lokus (htim ani ]c- ukocitni antigen) na hrom ozom u 6 (str. 189), kao i geni za T -ćtljjske receptore, koji iniaju s truk tu riiu liom ologiju s geni- ina za iim m oglobuline (Ig), (str. 85). Vernje se đa su ti gcni gotovo sigurno nastali duplikacijom prcdačkog gena, a da su po tom , tokom evolucije divergirali i form irali superfam iiiju Ig.

S t r u k t u r a g e n a

Posle detaljne analize s tru k tu re beta globinskog gena čoveka 1980. godine, pojavila se sum nja u prvobitn i koncept da gen prcdstavlja kon tinu iran i njz. D NK sekvenci kojc kodjrajn protein. O tkrivcno jc da je gen m nogo duži nego što je po trebno da bi k o d irao pro tein beta globin, kao i da sadrži nekodiraju- če in terven tne sekvence ili in trone , koji razdvnjaju kodirajuče sekveuce iii egzone (siika 2 .6 ). Zapravo, pokazalo se da geni koji se sastojc od ncprek inu tih kodirajučih sekvenci u genom u čoveka predslavljaju izuzetak. Broj i veličina in lrona u raznim gcnim a veom a su različiti, m ada se čini đa je uobičajeno da što su veći geni, to su veći i b ro jn iji egzoni. O dredeni in tron i m ogu biti m nogo vcći od kodirajućih sekvcnci toga gena, a kod nclcih je uočeno da sadrže kodirajuće sekvence za druge gene (na p rim er, pojavljivanje gena u okviru gena). G eni se u

naslednoj osnovi čoveka obično ne preklapaju, već su odvo- jen i jedan od drugog za oko 30 kb, m ada se neki geni u HLA kom pleksu (str. 189) preklapaju.

Pseudogeni

Pascinanlna je pojava gcna koji sti kopije postojećih strukturnih gena i sam im tim imaju s truk tu ru vrlo slićnu njihovoj, ali nisu funkcionalni. Takvi geni se nazivaju pseudogeni (str. 149). Sm atra se da m ogu naslati 11a dva glavna načina: jedan je duplikacijom gena i istovrem enom pojavom m utacija u kodira- jućim ili na regulatornim elcm entim a. D rugi je, pak, režultat uvodenja koniplem entarnih DNK sekvenci koje su nastale dejstvom enzim a reverzne transkriptaze. na p rirodno nastali iRNK transkrip t, kom e nedostaje prom otorska sekveirca neopliodna za eksprcsjju.

VANGENSKA DNK

Pretpostavljeni broj od 25.000-30.000 gena 11 jedno j kopiji koji kodiraju proteine, predslavljaju m anje od 2 % genom a čoveka. Ostatnk gcnom a čoveka sastavljen je od repctitivnih D N K se- Itvenci koje su m ahom transkripciono rjeaktivne. O ne pređ- stavljaju ju n k ili „otpadnu" DNK, ali neki regioni koji sn ostali očtivani tokom evolucije verovatno iinaju ulogu 11 regulaciji genskc ckspresijc.

T a n d e m s k i p o n o v l j e n e D N K s e k v e n c e

Tandernski ponovljene D N K sekvence sadržc blokove tandem - skih ponovaka nekodirajuće DNK, koji m ogu biti ili rasuti ili prisutni na ograničenjm m estim a u genoimt. Tandcm ski ponovljene DNK sekvence se dele 11 tri podgrupe - satelitnu, mi- nisatelitnu i m ikrosatelitnu DNK.

Satelitna DNK

Sm atia se da satelilria DNI< čini 10-15% repelilivnih sclo'enci D N K u genom u Ijudi. O na sc sastoji od v rlo vclikjh serija prostih ili deliinično složenih, kratk ih tandem ski ponovljcnih DNIC nizova koji su tran sk rip đ o n o neaktivni i g rupisani olco centrom era odreden ih hrom ozom a. Ta klasa D NK sekvenci

Početak Uanskripcijc

CAA1 TATA blok blok Jit

\ I5

Promotorski region

Hočetak translacije- kodon(ATG)

Krajtranskripcije

Egzon 1, r — Cgzon 2

Intron 1 Inticn 2

*

.,c==t..f.....Kruj Ironslacije - kodon (TAA)

Poliađenilacionisignal

Prrkaz tipicne struktuie gena korJ čoveka

može se izdvojiti centrifugiranjem u gradijentu gustine kao ,,rnme“ ili „satelit" u odnosu na giavni deo (glavni pik) gc- nomske DNK, po čemn je i dobiia naziv.

Minisatelitna DNK

Minisateltna D N K se sastoji iz dve famiiije tandem ski ponov- Ijenih kiatkih DNI< sekvenci, a lo su teiom crne i hipervarija- bilne ininisatelilne DNK. O be su transkripciono neaktivne.

T dom erna DNK

Terminalni deo teJoniera hrojuozom a (str. 31) sadrži 10-I5kb taodeniskih ponovaka od po šest baznih parova (bp) DNK sckvenci, koje su nazvane telomerna DNK. Telomerni ponovci su neopbodni za integritet hrom ozom a tokom replikacije, a dodaju sc hrom dzom u pod đelovanjem specifičnog enzima telomeraze (str. 31).

H ipcrvarijabilna m in isatelilna DN K Hipcrvarijabilna minisatelitna DNK se sastoji od visokopoli- morfnih DNK sekvenci koje sadrže kratke tamkmiske ponovke zajedričke osnovne sckvcnce. Vrlo različil broj ponovlienih jedinica u različitim hipervarijabilnim m inisatelitim a čini osnovu za DNK otiske (DNA jingerprintmg) koji se koriste u kriminalistici i za odredivanje očinstva (str. 6Si). lako se često nalazi blizu telomera, taj tip DNK se javlja i na drugim mestima u hromozomima.

Mikrosatelitna DNK

Mikrosateliina DNK se sastoji od tandem skih ponovaka mono, di, trj i tetra-nukleotida sm eštenih po celom genom u. Ponovci mikrosatelita se retko javJjaju m eđu l«jdirajučim sclcvcncama, ali su trinukleotidni ponovci u gemi ili blizu njcga povezani sa odredcnim naslednim oboljenjima (str. 62).

DNK mikrosateliti su visokopoliinorfni (str. 69), na primer broj CA ponovaka na istom lokusu varira izm cdu osoba, i niože se koristiti za analize vezanosti i za m apiranjc gcna (str. 74). Smatra se da se varijacije u broju ponovaka javljaju zbog pogrešnog sparivanja tandem skih ponovaka dva kom- plcmentrana DNK lanca za vremc replikacije, što je poznato kao pogrešno sparivanjc lanaca usicd proklizavanja. Duplika- r.ijc ili delecije dužih nizova tandem skih ponovaka javjjaju se zbog nejednakog krosing-overa nealeJskib DNK sekvenci na' hromalidauia homolognih hrom ozom a ili na scstrm skim hro- matidama (str. 31).

Visokc-repetitivni rasuti potiovđ DNK sekversct

Olprililce irečina genoma čoveka sastoji se od đve glavne kJase- kratkih i dugačkih ponovaka DNK sekvenci kojfi su rasute po celom genomu.

Kratld rasuti elem enti jedra

Oko 5% genoma čoveka čini oko 750.000 kupija kraikih rnsutih elemennla jedm ili S1N£ (Short Interspersed Ntideirr Element).

Najčešći su segmenti đužine od oko 300 bp, čija je sekvcnca sličnn signalnoj partikuli za prepoznavanje, a koja učestvuje u sintezi proteina. Te sekvence su nazvane A lu ponovci jer sadrže testrikciono mesto, tj. m esto prepoznavanja za A lu l restrikd- oni enzim.

D ugirasuti jeda rn i elementi

Oko 5% DNK u genomu čovcka sastoji se od dugih rasutih je.darnih elemenata ili L lN li (Long lnterspersed Nuclear lile- ments). Najčešći IJNI:, označen kao LINli-J ili L1 element, sa drži više od 100.000 kopija DNK sekvenci dužinc do 6.000 bp, koje kodiraju rcver2nu traskriptazu.

Funkcija tih jasu tih ponovljenih sekvcnci još nije sasvim jasna. Članovi familije Alu ponovaka graniče sc.s kralldm direktno ponovljcnim nestabilnim sekvencama DNK, koje su nazvanc transpozabilni clemcnli ili Iranspozoni. Transpozoni, koje je prvi put idenlifikovala Barbara M cClintock (slr. 10) u kukunm i, pom eraju sc spontano po genom u od jednog .do drugog inesta na hromozomti i široko su rasprostranjeni n bilj- nom i živolinjskom carstvu. Smalra se da Ahi ponovci mogu usloviti nejcdnake rekombinacije, šlo izaziva patogene inutaci- je (str. 22) ili pak duplikacije gena koje<!niogučavaju selektivnu prednost u evoluciji. 1 Alu i LINE-1 ponovci mogu biti uzroč- nici muiacija koje izazivaju nasledna oboljenja čoveka.

WITOHOWDRfJS!CA ONKPored jedarne DNK, nekoliko hiljada m itohondrija u svakoj ćeliji poseduje sopstvcnu kružnu, ij. cirkularnu dvolančanu DNK od 16,6 kb, to jest mitohondrijskn DNK ili rntDNK (slika2.7). M itohondrijski DNK genom je vrio Jcompaktan, sadrži malo repctitivne DNK, a poseduje 37 gcna, što podrazumcva dva gcna za rRNK, 22 gena za IRNK (str. !8) i 13 gena za pro- teinslce subjcdinice cnzima, koo što su citohroin b i citohrom

D-pst!ja

1 —I— ^ k

rS m o r r e p l i k a c i j e ^ ^ N ^ N ^ ^ j K

; / N D 4

N D ?\ \ , ... - A \ - /\ \ Sm er replikac.ije / v š J - ^ V

' v ^ - ' l ^ n c a N D 4 L

^ '~'~ iJF IlT \'yym' 7 n r ^ * T?6ATP8

MirohoniJrijski cjenom čoveka. H leški lanac i L laki bnac

oksidaza, koji ućcstvuju u proizvodnji energije putem oksidativne fosfoiilacije. Genetičkj kod m tDNK se minim alno razlikuje od genetskog koda jedarne DNK.

Mitohondrije zigota nastalog oplodnjom nasleđuju se skoro polpuno iz oocite i uzrokujli majćinsko nasJedivanje kojim se odlikuju mnogi m itobondrijski poremećaji (str. 174).

T R A N S K B iP C U A

Proces kojim se genetska informacija prenosi sa DNK na RNK poznat je kao transkripcija. Inform ađja sadržana u genetskom kodu prenosj se sa DNK u genu na informacionu RNK, tj. iRNK. Svaka baza u molekulu iRNK je kom plem cntarna sa odgova’rajućom bazom u DNK u genu, ali je u iRNK timin zamenjen uracilom. iRNK je jednostruka, tj. jednolanćana, a sintetiše je enzim RNK polim eraza, koji omogućava dodavanje određenog kom plem entarnog ribonukleotida na 3’ kraj rastu- ćeg RNK ianca.

U svakom gemi samo jedan lanac dvostrukog heliksa služi kaotakozvani m ntriln i lartac. Transkribovani iRNK molekul je kopija kom plem entarnog lanca, tzv. Itodirajućeg lanca (scnsc) molekula DNK. M atrićni lanac se ponekad naziva nekodirajući lanac (antisense). U principtl, bilo koji lanac molekula DNK možc da poshiži za sintezu RNK.

OBRADA RNK

Pre nego žto p rim arni prepis ili transkript iRNK napusti jedro, proiazi kroz brojne modifikacije, a taj proces je poznat kao RNK obrada. O n podrazum eva obradu transkripta isecanjem introna (splajsovanjem), dodavanjem kapa-strukture i poliadeniJacijom.

Obrada transkripta ŠRI\SK isecanjem introna (splajsovanjenn)

Posle transkripcije, nokodirajući in troni u prim arnoj iRNK se isecaju, a kodirajnći egzoni se spajaju formirajući k raćt zrele iRNK. Taj proces je poznat kao obrada transkripta iRNK isecanjem inlrona (splajsovanjcm) (slika 2.8). Veza introna i eg- v.ona se oslvaruje preko graničnib nizova 5’ donorskog dinukleotida G T i 3’ akceptorskog dinukleotida AG. Pored toga, za spiajsovanje su takođe neophodne kratke konscnzus sekvence u okruženju, drugc intronske sckvence, snaie jedarne RNK i pripadajući proteini.

Dodavafije 5'kopa-strukture

Neposredno posle transkripcije, novosintctisana jRNK modi- fil<nje se dodavanjem m etilovanog guaninskog nukleotida na 5’ kraj, ncuobičajenom 5’ - 5‘ fosfodiestarskom vczom, čime se formira struktura 5 ’-kapa. Smatra se da 'j'-lcapa olakšava tran sport iUNK u citoplazm u i vezivanje za rihozome, a istovreme- no štiti RNK transkript od degradacije endogenim ćelijskitn egzonttkleazama.

Poliadenilacija

Po završetku transkripcije, na m estu nizvodno od šest spe- cifičnih nukleotidnih sekvenci odvaja se iRNK m olekula od DNK, a zatim se na 3 ' kraj iRNK dodaje otprilike 200 adeni- latnih ostataka koji se nazivaju poli (A) rep. Sm atra se da dodavanje poli (A) repa olakšava transport iRNK u citoplazm u i translaciju.

T R A M S L A C IJA

Translacija je proces prevođcnja genetske inform acije sa iRNK na protcinc. Novonastala iRNK se transportuje iz jedra u citoplazm u, gde se vezuje za ribozome, na kojima se vrši sinteza proteina. Ribozomi su građeni od dve subjedinice razlićite veiičine. One sadrže četiri različita tipa m olekula ribozumske RNK (rRNK) i veliki broj spccifićnih ribozom skih proteina. G ntpc ribozom a povezane s jcdnim molckulom iRNK ozna- čavaju sc kao poliribozomi ili polizomi. Na ribov.omima, iRNK predstavlja m atricit za stvaranje polipepticla S jie c if ićn c am ino- kišelinske sekvencc.

TRAMSPORTNA RNt(

U citoplazmi posloji još jedna forma RNK, a to jc transportna R N K ili tRNK. U gradnja aminokiselina u polipeptidni lanac zabteva da am inokiseline budu kovalentno vezane za specifič- ne tRNK. Za taj proces je neophodno prisustvo enzim a am ino- acil tRNK sintetaze i ATP. Tokom translacije ribozom i se kreću duž iRNK, dok se am inokiseline m eđusobno vezuju peptidnim vezama uz dclovanjc enzim a peptidil transfcraze, stvarajući polipeptidni lanac (slika 2.9).

POSTTRANSL/iCfOfžA MODJFIKAC5MMnogj proleini, p re nego što dostignu svoju norm ainu struk- tun i ili funkcionalnu aktivnost, prolazc positranslaaonu tno- difikaciju, koja obuhvata hcmijske modifikacije na boćnim lancim a am inokiselina (npr. hidroksilacija, mctilacija), đoda- vanje ugljenohidratnih ili lipidnih grupa (npr. glikozilacija) ili proteolitičko ccpanje polipeptida (npr. konver/.ija proinsulina u insulin).

'lako m odifikovani proteini zajcdno sa odredenim lo'atkim am inokiselinskim sckvencam a, poznatim kao signolni peptidi za lokalizaciju u novosintetisanim proteinim a, transportu ju se do specifičnih ćelijskih Jokacija (npr. jedra) ili se sekreciiom izbacuju izćelije.

U proteinim a je nadcno dvadeset različitih om inokiselina, a pošlo jc DNK izgrađcna od čctiri razJičite azotnc baze, jasno je da jcdna baza ne m ože da određuje jednu am inokiselinu. Ako

CELUSKA I .V.OI L KULAKNA ČSNIGVA.

Poćetaktranskripcije

Krajtranskripcije

- I 4

Egzon 1 jntron 1 E9zon 2 iniron 2 ^9zon3 Kodiraiućž janac

r . tiPočetak

translacijeKraj Poli (A) signal

translacije

v & ? r: h Transkripcija| | | i | Poliodenilacija'v ’ Tr -DodavanjeS’ kopo

Primarna R N •** ° *

5’ kopa--------------^

I s s ^ ^ ^asaJi Splajsovanje

^ Translacija

t Postlranslaciona obrado

Proteiri

Slika 2 .8Transkripcija i posttranskripciona obrsda.ltanslscijo i postčranslaciona obrada.

^ t i T r T ! T f ? T r y fA A A C T C C A C T T C T T C

U U U G A G G U G A A G A A G

L U A M A M J J U U ,iRNK

Jeđarna -v. mem brana ^ 'š i-

.Ribožom

iRNK {matrični lanac)

• S ^ m n c i ^ :'i,

u u u \ g A Gy G U G A A G A A G

C U C \ C A C

tRNK

►. \ % ( 4 J U , l i l i M . J

fe ž " \

C CKi —

— -1 Peutid

Prikaz prevođenja genetičke informacije u protein

(IEIjUSKA I > /0i fKJLARMA OSNOVA NASIEĐIVANJA

bi dve baze odrcđivalc jctirm am inokisclinu, bilo bi sam o 42 ili16 m ogućih kombinacija. A kobi pak tri baze ođređivalejednu

aniinokiselimi, mogući broj kombinacija za čctiri baze bio bi 43 ili 64. To je sasvim dovoljno da se uzm e u obzir svih 20 poznatih am inokisejina, a te 64 kombinacijc zovu se genetski kod.

K O D O N I

Niz od tri suscdna mikleolida u iRNK koji kodira jednu aminokiselinu zovc se hoilon. Svaki triplct nuldeotida u sckvenci kodiia određem i amiriokjselimi u niz.ii i tako geneiski kod se. ne preklapa. Poredak triplcta kodona naziva se translacioni okviriitanja. Nckc aminokisclinc kodira višc ncgo jcdan triplct i tada sc kažc da jc kod dcgcnerisnn ili izrođen (tabela 2.1). Sva- ka vrsia tRNK za određenu aminokiselinu poseduje specifičan triplet nukleotida koji se zovc se antikodon, a koji je komple- m entaran kodonu u jRNK. Iako ima 6'i kodona, a postoji samo 30 citoplazm nljčnih tRNK, antikodoni brojnih tRNK prepo- znaju kodone koji se lazlikuju na meslu treće baze, pa će tako guanin m oći da se spari i sa uracilom i sa citozinom . Završefak translacijc iRNK označcn jc prisustvom jednog od tri stop ili terminacionn kodona.

Genetski k 6 d intDNK razlikuje se od koda jedarnog genoma. Osam od 22 tRNK sposobno je da prepozna kodonc koji se razlikuju sam o na trećoj bazi kodona, 14 može da prepozna parove kodona koji su idcntični na prvim dvema bazania, s purinom ili pirim idinom na trcćoj bazi, dok ostala četiri kodona deluju kao slop kodoni.

REGOLAdJA EKSPRESIJE GE5MA

Mnogi ćelijski procesi, :i sainim tini i geni čiji su produkli proteini, na prim er ribozom ski, hrom ozom ski i citoskeletni, zajcdnički su za sve ćelije i čine grupu konslilutivnih gena (ho- usekeepinggcncs). Neke ćclije proizvodc veliku koh'činu speci- fičnih proleina u odredenim tldvima i ti određenim periodim a razvoja, kf.o što je na prim er hem oglobin u eritrocitim a (str. 147). Ta diferencijalna kontrola cksprcsijc gena dešava se tokom rnzličitih stadijum a.

KONTROLA TRANSKRSPCIJE

Na kontrolu transkripcije m ožc uticati konstantno ili reverzi- bilno veJiki broj faktora, kako spoljašnjih (npr. horm oni), tako i genetsldh (ćelijska signalizacija). Na taj proces deluju različi- ti mehanizmi, koji ukljiičuju vezivanje signalnih molekula za element odgovota - regulatorne DNK sekvence, zatim intra- celularne receptore poznate kao jcdarni receptori za hormone, (nuklenrni receptori), kao i rcceptore za specifične Jigande na površini ćelije koji su ukljnčcni u signnlnu transdukciju.

Svi navcdeni m ehanizm i deJuju na translu'ipciju vezivanjem translo'ipcionih faktora za kratke spedfične ejemente - pro- motorske clemenle DNK, koji su sm cšteni u 200 bp u 5’ sm eru ili uzvodno kod većine eukariotskih gena. Taj t/.v. prom olor- ski region ncophodan je za aktivaciju RNJ< polim erazc (slika 2.10). Promotorski region uJdjučuje TATA (ili Hogness), GC

T abela 2.1 G enetički kod jed a rn ih i m itohonđrijskih g en o m a

prva ba?a U C

druga baza

A G treća baza

U Fenilanin Serln Tiiozin Cisteiri UFenilanin Serin tirozin Cistein LLeucin Scrin Stop Stop

(Triptofon)A

Leucin Serin Stop Triptolan G

C Leuciri Prolin Histidin Aiginin ULeucin Piolin Histidin Arginin CLeucin Protin Glutamin Aiginin ALeucin Prolin Glutamin Arginin G

A feoleucin Treoriin Aspaiagin Serin UIzoleucin Treonin Asparagin Serin Cizoleucin(Mctitmin)

l'teonin Lizin Arginin(Stop)

A

Metionin Treonir. l.izin Aiginin G

G Valin Alanin Aspiiratjiitsba fciselino Glicin UValin Alanin Asparagiiiska kiselina Glilin cValin Afcinin Clutaininska kiselina Cilicin AValin Alanin Glulaminska kiselina Giicin G

r!;clike ii miiolioi'firijsknm geneličkom kodn naaisane ni italicom.

ĆEUJSKAI MOLEKUlARNA o s n o v a NASLEOI^K'JA.

(ili GGGCGGG konsenzus sekvence) i CAAT blok. TATA blok koji se nala?j nzvodno od počclnog mcsta Iranskripcije oko 25 bp, ntiče na inicijaciju transkripcijc na osnovnom konstitutiv- nom nivou. Mutacije u tom rcgionu mogu izazvali prom cnc transkripcionog početnog mesta. CG biok, koji ieži oko 80 bp ii2vodno i CAAT blok povećavaju osnovni nivo transkripđone aktivnosti TATA bioka.

Za regulatojrne clemcnle u promotorskom regionu kaže se da su cis-dcinjući, što znači da deluju samo na ekspresiju su- scdnili gena na istom molckulti DNK. Suprotno, transkripcioni faktori koje kodiraju udaljcni gc-ni jesu trans-deiujući i regulišu aklivnost obc kopije gena na pavu hromozoma. DNK sekvence koje pojačavaju transkripciomi aktivnost, kao što su GC i CAAT blokovi, pozuate su k a o pojačivači. Postoie i negalivni regulatorni clemcnti ili utišivaći koji inliibiraju transkripciju. Osim toga, utvrdeno je da postoje i kratkc sckvcnce DNK, du- iine od 500 bp do 3 kb, nazvane vezujuči elemenli, lcoji blo!<ira ■ ju ili inbibiraju uticaj regulatornih elemenata snseđnih gena.

m ANSKHIKiONt FAKTORl

Identifikovan jc vcliki broj gcna koji kodiraju prolt-ine uklju- ćene u regulaciju .ekspresije gena, koji se vezuju za DNK pre- poznajući kratke nizove nukleotida. Ti proteini su oznaćcui kao transkripcioni faktori. Zajedničko im je da poseđuju spe- cifične domene koji aktiviraju (ranskiipciju i jedan od ćetiri glavna tipa DNK - vezujućih dom ena. Najčesće zastupljeni su ztivojnica-okret-zavojnica proteini, koji su tako nazvani jcr su građeni od dva heliksa povezana laa tk im lancem aminoldseli- na koji formira „okret". Nije iznenadjujuće to što je strukturna analiza honieodomenskc sckvence hom eotičnih gena (slr. 86) pokazaja da oni sadrže upravo taj zavojnica-okrel-zavojnica motiv. Analizom drugih regulatornih protcina utvrdeno jc da oni sadrže DNK-vezujuće motive oznaćene kao cinkani prsti, leucmski rajsferšlus i zavojnica-petlja-zavojnica motive, pa su i nazvani prcma svojim specifićnim struktm nim odlikama.

P O S T T R A N S K R IP C IO N A K O N T R O L A

E K S P R E S IJ E G E N A

Ekspresija većine gena reguliše se na nivoti transkripcije, ali sc kontrola takođe inože dešavati na nivou obrade RNK, transporta RNK, degradacijc i translacijc iRNK. Na primcr, G u A varijanta na mcstu 202101 1 3' rcgionu koji sc nc prcvodi (UTR) prntrom binskog gena povećava stabilnost iRNK transkripla, što povećnva vrednosti protrom bina u plazmi.

UTICAJ RI\SK NA KONTROLU EKSPRESIJE GEMA

„Utišavanje" ger.ske ekspresije posredslvom niolekula RNK (R N K - mediated silencing) prvi put je ojjisano tanih dcve- desctih godina 20. veka. M eđutim , lek u poslednjih nekoliko godina otkrivena je i iskorišćena uloga' tog m ehanizm a u posttranskripcionoj kontroli ekspresije gena (poglavlje 23). Mali interferenlnj RNI< molckuli (small interfering-siRNA), otkriveni 1998, prcdstavjjajn molckulc cfcktorc mchanizma interference RNK (RNKi). Ti kratki dvolanćani molekuli RNK (21 do 23 nukleotida) vezuju se za specifične sek\'cnce iRNK i degradiraju je indtikujući kompleks za „utišavanje" koji sadrži ribonuklcazu (ribonuclease-containing RNA-induced silencing complex, RISC). Molekuli mikroRNK (miRNK) takode se vc- znju za specifične sckvencc iRNK, ali se smatra da one ne ra- zlažu iRNK vcć blokiraju translaciju.

ALTERNATIVNA OBRADA TRANSKRIPTA iRNK IS£CAf\UESVi H\?TROHA' (ALTERNATIVNO SPLAJSOVANJE)

Vcćina gena čoveka (najmanje 74%) podleže allernativnoj obradi transkripla jRNK isccanjem introna, što omognćava da jedan gen kodira višc od jcdnog proteina. Neki geni sadrže više prom otora, a ti altem ativni prom otori mogu uticati na tkivoo

80b p ---------------------------- cTrans-delujući GC i CAAT TATA ;

elementi blok ; biok blok i.— 25bp— .U’ISTL—l£-cil0gc CAAT

biok jr'* vuii

blok

■ "3~

\

________ " ■ / / __________ ___________________________ _____________ ____ _______

\ \ \ . >y/ri^Transkrjpcioni\ - ^ f a k t o r i

Cis*delujući pojačivđči

Semarski prikaz fakiora koji reciulisu ekspresiju gena

speđfične izoform e proteina. A lternativno splajsovanje egzona takođe je zapaženo kod pojedinih egzorja koji postoje sam o u nekim izoformama. Visoka učestalost alternativne obrade isecanjem introna kod čoveka poveztije se sa činjenicom da genom čoveka sadrži samo 25.000^-30.000 gena, što je znatno m anje ođ 100.000, što se ranije prctpostavjjalo.

RNK ZAVl'SNA ĐNK SINTEZA

Prenošenje genetičke informacije sa DNK na RNK, a zatim do proteina naziva se centrabia dogrna m otekularne genetikc. U početku se verovalo da se genetička inform acija prenosi isklju- čivo sa DNK na RNK, a potom prevotli « protcin. Ipak, podaci dobijcni ispitjvanjem odredenili tipova virusa - retrovirusa - ukazuju da sc gcnctička inform acija ponckađ može prenositi u suprotnom sm eru, od 1?NK ka DNK (str. 197). Ovaj proces je označen kao RNK zavisna DNK sintcza. Pretpostavlja se da regioni DNK u norm alnim ćelijama slnže kao nmlrica -/.a sintezu RNK, koja onda povratno deluje kao niatrica za sintczu DNK. Tako dobijcna DNK sc k'asnijc ugraduje u jedarnu DNK drugih ćejija. lloniologija Jzmedn JjudsJdh i retroviralnih on- kogenih selcvenci može da razjasni taj proces (str. 198), koji je značajan kao mogući lerapijski pristup za iečenje naslednili bolesti.

iiiU.TACBE

Mutacija se definiše kao nasledna prom ena iJi prom ena u ge- netsJcom materijalu. Mutacije s jedne slrane podstiču evoluciju,

ali s druge strane mogu biti i patogene. One nastaju posle izlaganja mutagenim agensima, ali se velika većina dešava spontano zbog grešaka u repJikaciji ili sistem im a popravke DNK. Va- rijacije u sekvenci nuldeotida bcz očiglednog uticaja na fenotip oznaćavaju se kao poiimorfizam.

Mutacije u somatskim ćelijama m ogu izazvati pojavu bolesli kod čoveka, lcao m alignitet, ali se ne m ogu preneti na potomstvo. Mutacija koja se javlja u tkivu gonadti ili gametima može se preneti budućim generađjam a ako nem a uticaja na plodnost ili preživljavanjc do zrelog dol>a. Proccnjuje se cia svaka osoba nosi i do šcst lctalnih ili scm iletalnih rccesivnih m utantnih alela koji bi mogli ti hom ozigotnom slanju izazvati ozbiljne efelcte. To su ranije procene, a današnji podaci bi mogli biti m nogo nepovoljniji. Štetni aleJi svih w sta čine takozvano geneličko opterećenje populaciie.

Takođc postoje retki primeri „povratne ili reverzne m utacije" kod pacijenata s recesivnim porem ećajim a. Na primer, reverzija naslećlene štetne mutacije je otkrivena u fenotipski norm alnim ćelijama kod malog broja pacijenata s Fankoni- jcvom anemijom.

t ip o v i MUTACUA

Mutacijc se rangiraju pre svega u odnosu na veličinu prom ene u naslednoni matcrijalu. Tako m ože da postoji sam o zanicna jedne bazc, potom inscrcija ili delecija jcdnc ili više baza, a može da bnde izgubljen ili da se javi u višku ceo hrom ozom (tabela 2.2). Najčešći poremećaji su supstitucije baza, a imitacije prom enjenog smisJa (missense) predstavljaju polovinu svih mutacija, (tabe)a 2.3). N om enklatura koja opisuje m utacije je standardizovana (tabela 2.4) (http//w w w .hgvs.org/m utnom cn) niada se još ne koristi univerzalno. Prim eri hromozomslcih aberacija biće opisani u poglavlju 3.

T a b e la 2 .2 G la v n e k |a se , g r u p e i t ip o v i m u ta c ija i n jih ov i e fck ti na p ro te in sk i p r o iz v o d

: Kiasa Grupa Tip Efekat na proteinski proi2Vod

! Supstitucija SinonimnaNesinonlmna

Tiha'Mutocija promcnjenog smisin 8esmlslena'Mcsto splajsovanja Promotor

Ista aminokiseiinaPtcmenjcna aminokisclina mo?e ulicati na funkciju i!i stabilnosi pioteina Stcp kodon - gubljenje funkcijc iii ekspresije zboq dcgisdacije iRNK Abeiantno splajsovanje - npi. pieskakanje egzona ili 2ad!Žavanje iniiona Pramenjena ekspresija gena

Delecija L’Jcljivo sa tri (kodon)

Nedeljivo sa tri

Velika delecija

Mutacije koje pomeiaju okvir čitanja

Delimičns delecija gena Potpuna delecija gena

Delecija jedne ili vlše aminokiselina može uticati na proteinsku funkciju ili stabiinosl

Veiovatno je rezultat prevremeni zavišetok translacije s gubitkom funkcije iii ekspiesije

Može izazvati pievremeni zavišetak rranslacije s gubitkom funkcije ili ekspresije

Gubljenje ekspresijc

lnsercija Ddjivo sa tii

Nedeljivo sa tii

Vcliko inscrcija

Ekspanzijatrinukleotidniliponovaka

Mutarije kojp pomeraju okvii čitanja

Delimično duplikacija cjena Duplikacija celoq gena Dinamička mutacija

Insercija jedne ili više aminokiselina m ože izazvati gubljenjo proteinskc funkcije ili stabilnosti

Verovatno Izaziva previemen zavišetak translacije s gubljenjem funkcije ili ekspresije

Može izazvati prevremen završetak translacije s gubijenjem funkcije ili ekspresije

Može imati elekat zbog povečane doze genaPiomena ekspi esije gena ili promenjena proteinska stabilnost ili funkcijD

’N'ekc mutacije feazivaju aberantno splajsovanjc.

http://www.hgvs.org/mutnomcn

ČEID'KA IMO: EKULARNftpSMSjpŽ NASLEDivA n ’A ;:

T a b e la 2 ;3 U c e s ta lo s t ra7hčitih t ip o v a m u tacija .

Vrsta m utacije % od uk u p nihmutacija

Piomenjenog smisla 1 besmislene 57

Splajsovanje 10

Regulatorni regioni 1

Male delecije, insercije i indels' 2-1

Velikedeleoije ili insercije 7 '

Diugo (kompleksnepreraspodele i ponovljene vaiijante)

<t

Podaci sa www.hgmd.org*|ndels su rnuiacije istov/einenili insercija jediiih i deleciia drugih

nukleotida.

Supstitucije

Supstitucija je zamenn jednog nukleoliđa drugim, što predstavlja najčešci tip mulacije. Ako supstitucija uključuje zame- nu istog tipa nuklcotida - pirim iđina pirim idinom (C sa 'J' ili obrnuto) ili purina purinom (A sa G iJi obrnuto), proces se r.aziva tranzicija. Supstitucija pirim idina purinom ili olirnuto ovjiačena je kao Iransvp.rzija. Tranv.icija sc dcšava m nogo češće od tronsvcrzijc, a verovatni razlog jc rciativjio visoka učcsta- Jost tranzicije C u T. 'lb supstitucija se često spontano dešava u CpG dinuJdeotidu (p predstavlja fosfat), u kojima je citozin metilovan. Tom priJikom dezaminacijom metilovanog cifozi- na nastaje tim in. Stoga su CpG dinuldeotidi označcni kao „hot spots“ ili vruće tačkc mutacija.

Delecije

Pojam deiecija se odnosi na gubitak jednog iJi višc nuJdeotida. Alco se delecija dogodi u kodirajućoj sekvenci i aJco je zahva- ćen ni/, nukJeotida koji nije deljiv sa tri, ok\’ir čitanja će biii narušcn (str. 25). Veće dejecije mogu rczultirati 11 cielimičnoj i!i lcompietnoj delcciji gena i mogu sc javiti tolcom nejcdnakog

krosing-ovcra izmcđu ponovjjcnih sclcvenci (npr. nasledna neuropatija s podložnošću paralizi na pritisak) (str. 287).

Insercije

Insercija se odnosi na dodavanjc jednog iJi više nukleolida u gen. 1 u tom siučaju, ako se dogodi insercija u kodirajućoj sekvenci i alco su uključeni jedan, dva ili više nuldeotida lcoji nisu deljivi sa tri, olcvir čitanja će biti pom eren (str. 25). VeiiJce insercije mogu nastati i kao rezultat nejednakog krosing-overa (npr. hereditam a senzorna i m otorna neuropatija tip la , str. 286) ili kao posledica insercijc transpozona (str. 17).

Kao mehanizam nastanka mutacija, koji je otkriven 1991. godine, smatra se i povećanje broja ponovaka trinukleotida. Posle tog otkrića dokazano je da povećanjem l>roja trinukleotidnih ponovaka nekog gena ili njihovom ekspanzijom mogn nastati neke bolcsti (tabela 2.5). Ta pojava ckspanzije trinu- kJeotidnih ponovaka opisuje se kao dinamčka mutacija jer ponovljene sekvence postaju sve nestabilnije lcako se poveća- vaju. 2a sađa nije jasan m ehanizam ainpJifikacije, tj. ekspanzije trinuldeotidnih ponovaka. Trinuklcotiđni ponovci ispod odredenc dužine prenose se kao stabilni i neprom cnjeni tokom mitoze i mejoze. Jznad odredenog kritičnog broja oni se najče- šće prenose kao nestabilni, pri čcmu se povećava ili smanjuje broj ponovaka. Granične vrednosli izm edu norm alnog stanjai patološke elcspanzijc spccifičnc su za pojedine poremećaje. Postoji više objašnjenja kako se povećava broj trinuldeotidnih ponovaka. Jedno od njih je nejednak krosing-over ili nejedna- lca razm ena nereplikovaneDNK izm eđusestrinskil) Jiromatida (str. 45,278). Uzrok može biti i u pogrešnoni sparivanju lnnaca usled iijihovog prokiizavanja i!i zbog prokiizavanja polimeraze prililcom replikacije DNK.

Ekspanzija tripleta nuldeotida obično se prenosi lcroz brojne gencnscije u porodici. To objašnjava neke neuobičejene pojave « načinu naslcđivanja, a takodc predstavlja osnovu za tumače- nje ranije nejasnog fenom ena anticipacije (str. 114).

Tačan mchanizam kojim ekspanzija trinukJeotidnih ponovaka izaziva boiesti nije poznata. Nestabilni Irinukleotiii- ni ponovci mogu sc javiti u kodirajućim ili nekodirajućini

T abela 2.4 N om enklatura m utacija; prim er m utacije CFTR gena

Vrsta mutacije Oznaka nukleotida O pisproteina Posledica

Promenjenog smisla C.432G > A pArgl 17His Zamena arginina histidinom

Besmislena CI756G >T p.Gly542X Giicin/aStopkodon

Spiajsovanje c.621 i 1G >T Mutacija rionorskog mesia splajsovanja

DelecijaObp) C.I078T p.Val358TyifsXlt Mutacija koja poineia okvir čitanja

Detecija (3bp) C.l 652_1654dellCTT p,Phe508del Dplerija fenilalanina

Insercija c3905_3906 pl.eui ?58PliefsX7 Mutacija koja pomera okvii čilanja

Mulacije se oznaćavaju pren)3 genomskim il; cDNK(iRMK) sekvencaina i imaju prefiks g. ili c. prema potrebi Prva baza poćetnog koclona |e c I .Ipak, 2bog istorijskih razloga nije uvek tako, pa se prva baza CFI RcDMK naziva nukleotid 133.

http://www.hgmd.org

Š f^ |i^ |^ L E l< U tA R j'lA OSNOVA NASLEĐIVANJA

: f a b e lg 2.5 Primeri. bo lesti koje nastaju zb o g ekspanzije ponovaka’ trip le ta '

Bolest Ponovljenesekvence

Normalni op seg (ponovaka)

P atogeni op seg (ponovaka)

Lokacijeponovaka

Huntingtonova bolest (HB) CAG 9*35 36-100 kodirajuća

Miotonićna distrofija 1 (MDl) CIG 5-35 50-4C00 3’lfTR

Fragilno X mesto A (f RAXA) CGG 10-50 200-2000 5'IJTR

Kennedijeva boiest (SBMA). CAG 13-30 40-62 kodirajuća

Spinocerebelarna ataksjia 1 (SCA1) CAG 6-38 39-80 kodirajuća

Spinocerebebrna ataksija 2 (SCA2) CAG 16-30 36-52 kodirajuća

Machodo Jpsephova bolest (MJD.SCA3) CAG 14-40 60->85 kodirajuća

Spinocerebelarna ataksija 6 (SCA6) cag 5-20 21-28 kodirajuća

Spinocerebelarna otaksija 7 (SCA7) CAG 7-19 37-220 kodirajuča

Spinoceiebelaina ataksija 8 (SCA8) CTG 16-37 100->500 3’UTK

Spinocerebelarna ataksija 12 (5CA12) CAG 9-15 55-78 5'UTR

Spinocerebelarna ataksija 17 (SCA17) CAG ■ 25-42 47-55 kodirajuća

Dentatorubralna-pallicioluizjalna atrofijo (DRPLA) CAG 7-23 49->75 kodirajuća

Fricdreichova atakslja (f-A) GAA 8-33 100-900 Intron

Kragilno X mesto L' (FRAXE) CCG 5-25 >700 Promotor

Okulofaringealna mišićno distrofijo GCG 6 8-13 kodirajuća

UTR, region koji se ne prevodi

regionima gcna i od toga zavisi njihov patogeni mehanizam. Ekspanrija CAG poiiovka u kođirajnćem regiomi J-JD gena i nekih SC.4 gena utiče na proteine s produženiin polighitam in- skim ni'/.oiT! da form iraju loksične agregate u nekim ćelijama. U fragiinom X ekspaniija ponovka na S’ M regionu koji sc nc prcvodi (U ntranslated Region UTR) rezultuje metiiacijom prom otorskili sekvcnci i gubitkom ekspresije gena i produkcije PM Rl proteina. Smatra se da u m iotoničnoj distrofijj (MD) povećani DMPK ale] na neki način intcrfcrira sa RNK koja je proizvod drugih gena. Povećani D PM K transkripti se akumu- jiraju u jcdru, a efekat sticanja funkcije ostvaruju spajajući se sa CU(i RNK - vezujućim pro teinom (CUG RNA Jiinding Pro- tein CUG-BP). C U G -B P u povećanoj koncentraciji interferira s m nogim genim a reievantnim za MD. Poznato je takode da CUG ponovci postoje u genim a za razlićite enzim c koji su spe- cifični za m išićno tkivo 1 podicžu alternativnom splajsovanju (str. 28S).

Raspon m utacija povećanog broja ponovaka takode obuiiva- ta: ekspanziju dodekam ernih ponovaka koji se nalaze uzvođnti od cistatin 13 gena koji izaziva progrcsivnu mioldoničm i epilep- siju (EPM i), ekspanzijn te tranukleotidnog ponovka u intronu L gcna ZNF9 koji izaziva drugi tip m iotonične distrofije (tip2 MD), ranije poznat kao proksim alna m iotonična m iopatija (Proximal My0 t0nic M iopath)' - PROM M ), kao i ekspanzijti pentanukleotidnog ponovka u introm i 9 gena ATXN10, koja se javlja u porođicam a sa spinocercbclarnom atalcsijom tipa

10. Spinocerebelarna ntaksija je veoma heterogen poremećaj i javlja se ne samo zbog dinam ičkih inutacija prikazanih ti taheli 2.5 vcć nn još četiri dodatna gena kod kojih su zabeležene nni- tacije dm gog tipa.

fcFfcK i I Ši/iU {-fit.UA

H a S r R U K F U R U P R O T S ž K A

Mutacije se m ogu podeliti na dve glavne grupe prem a efektu ko jiim aju na polipeptidne sckvence kodiranih proteina, zavisno od loga da li su sinoninm e ili nesinonim ne.

Sinonimne ili tihe m utađje

Ako mutacija ne prom eni polipepliilni produkt gena, naziva se unonim na ili tiha mutacija. Supstitucijom baznog pam , naroči- to ako se to dešava na trcćem m cstu kodona, zbog degencracije genetičkog koda, često će nastati drugi triplet koji kodira istn aminokiselinu i ne menja osobine dobijenog proteina.

Nesšrionimne fnutacije

Ako mutacija izaziva prom cnu u polipeptichi, ona jc označena kao nesinonima rnutacija. Zapažcno je da se nesinonim ne mulacije javljaju rcđc nego sinonim ne. Dok sn sinon im ne m ulacije selektivno neutralnc, s druge strane proniene aininokiselinske

CEUJSKAI m o l e k u l a r n a o s n o v a ; n a s l e § ^ W / v

selcvence proteinskih produlcata gena izazivaju poremećaj funkcije, koja je obično povczana s bolešću ili letainim isho- đom, pa ih selckcija olkriva kao štetne.

Nesinonimne mutacije se javljaju na Iri različita načina.

Mutacije prom enjenog smisla (Missense)

Supstitucija baznog para može izazvati tigradivanje drugc aminokiseline i sintezeprom enjenogproteina, štosc na2iva mutacija promcnjenoš srnisla. Ako mutacija i7.a7.ove kodiranjc ami- nokiselinc koja sc hemijski razlikuje, na prim er ima suprolno nadektrisanje, stniktura protcina će biti promenjena. To jc »e- korizervativnn supstitucija koja može izazvati veliko snionjenjc ili Č3k potpun gubiiak biološke aktivnosti proteina. Mutacija baznog para možc uzrokovati pre kvalilativne nego kvantita- tivne prom cnc 11 ftinkđji protcina, tako da on zađržava svoju norm alnu biološku aktivnost. (npr. enzimska aktivnost), ali sc tako sintetisani protein razlikuje po karakteristikama kao šio je mobilnost prilikom elcklroforeze, pH optim nm , iii njegova stabilnost - rapada se brže u uslovima in vira. Mnogi abnor- malni hemoglobini (str. 151) nastaju kao rczultat mutacjia promenjenog smisla.

Nekesupstitucije baznog para rczultirajn zamenom druge, ali hemijski slične aminokiseline, pa česlo nemaju fukcionalni efekat, što se naziva konzcrvativna supstitucija.

Besmislene m utacije (Nonsense)

Supslitucija koja uzrokuje naslanak jednog stop kodona (tabcla 2.1) izaziva prevrernen završetak translacije peptidnog lanca, što se označava kao besmislena muiacija. U najvećem broju slučajeva, skraćivanje lanca će izazvati gubljenje norrnal- ne biološke aklivnosti, pogotovo ako se pojavom prevremenog kodona terminacije izgubi važan funkcionalni dom en proteina. iRNK transkripti koji sadržc prcvrcmcnc stop kodone čcsto hivajn degradirani u procesu koji se zove dcgradacija izazvam besrnhlenim kodonima. Smatra se da je taj način kontrole RNK naslao da bi se organizam zaštitio od ošlećenih proteina koji mogu da ometaju nonnalnu funlcciju.

M utacije koje pom eraju okvirčitan ja (Frameshift)

Ako prilikom mutacije dođe do insercijc ili d ck đ je nukleotida čiji broj nijc deljiv sa tri, okvir čitanja će bili pom eren (tj. potc- mećen) i doći će do mutacije koja pomera okvir čitanja. Usled mutacija u kojima se okvir čitanja pom era. dolazi do promene u gcnctičkoj informaciji to jesl aminokiselinska sekvenca proteina koja je nastala posle mutacijc znatno sc rnzlikuje od normalne, što može imati nepovoljne efekte na funkciju pro leina. Većina tih mntacija rezultuje stvaranjem prevrcmenog stop kodona nizvodno od mesta mutacije. To može dovesti do eksprestje oštećenih proteina ako jRNK nije prethodno podlc- gla degradaciji izazvanoj besmislenim kodonim a.

Uopšteno, m utacije u nekodirajućoj DNK iinaju manje šanse da izazovu (enotipski ei'ekat. lzuzcci obuhvataju mutacijc ti

prom otorskim sckvencama ili drugim regtilatornim regionima koji utiču na nivo ekspresije gena. S novim saznanjim3 o ulozi malih RN1< u regulaciji ckspresije gena, postalo je očigledno da mntacije na mestima vezivanja miRNK ili siRNK, a 11 okviru UTRs takode dovode do bolesti.

Mutacije splajsovanja

Mutacije na dobro očuvanini donorskim (GT) ili akceptor- skim (AG) mestima splajsovanja (str. 18) obično rezultiraju porem cćenim splajsovanjem. To može dovesti do gubljcnja kodirajuće sekvcnce (prcskakanje egzona) ili zadržavanja sekvence introna, a poslcdica su mutacije koje pomerajti okvir čitanja. Mutacijc autentičnih mesta splajsovanja u gcnu m ogu dovcsti do aklivacije kriptičnih regiona sa islom sekvencom. Spektar mutacija splajsovanja je nedavno proširen zapažanji- ma da supstitucije baza m ogu da izazovu naizgled tihe mti- tacijc pogrešnog smisla i besm islcne mutacije koje izazivaju porem ećeno splajsovanje zbog mutacije u sekvencama poja- čivača splajsovanja egzona. Te sekvcnce bogate purin im a neophodne su za korcktno splajsovanje egzona koji imaju slabe konscnsus sckvcncc.

rilNKC80NALW! EFEKTI W IU T A C U A

KiAPROTEfME

Mutacije pokazuju svoj fcnotipski efekat 11a jedon od d.va nači- na: ili efektom gubijenja funkcije ili cfckiom sticanja funkciic.

Mutacije koje dovode do gubitka funkcije

Mutacije koje riovode do gubljenja futikcije mogu izazvati smanjenu aktivnost ili kom pletan gubitak funkđje genskog produkta. Smanjena aktivnost može biti rezultat um anjene akiiv- nosti ili sm anjene slnbiinosti gcnskog proizvoda. Ta prom cna je poznata kao hipomorf. Komplelan gubitak gci-skog produkta nav.van je v.uiti aie.l ili am orf Mtitacije koje dovode do gubljenja mnkcije u beterozigotnom stanju, u najgorem slučaju, mogu bili poslcdica proizvodnje upola m anje količine protcina od normalne. Mutacije koje dovode do gubljenja funkcijc cnzima objčno se nasleduju na autozom alno recesivan ili X-vezano recesivan način. Pri tom je kataljtička »ktivnost produkta koji proizvodi normalni alel najčešće sasvim dovoljna da omogtići reakcije u većini mctaboličkih puteva.

Hapio-insuficijencija

Mutacijc gubitka funkcije u hetcrozigolnom slanju, kod kojih polovina norm alne količine genskog produkta rezuluije feno- tipskim efektima> zovu se haplo-msuficijentnc mutacijc. Feno- tipske manifestacije koje 2avise od doze gena rezultat su mutacija u genima za receptore ili znatno ređe za enzime Čije sti funkcijc male. P rim er je familijarna hiperholeslerolemija (slr. 167) i akutna interm itcntna porfirija (str. 172).

U brojnim autozom ano dom inantnim bolestima osnova funkcionalnog porem ećaja je mutacija tipa hapjo-insuficj- jencije. Nije iznenadujuće da u tim slućajevima hom ozigotne

mutacije izazivaju m nogo tcže fcnotipske efekte, a prim eri su angioneurotični cdcm (str. 190) i familijarna hipcrholesterole- mija (str, 167)

Mutacije koje dovode do sticanja funkcije

M utacije koje dovocie (io sticanja funkcijc, kao što im sam o im e kaže, dovode ili do povećanja genske ekspresije ili do ra2voja nove funkcije (novih funkcija) genskog ])roizvoda. Povećanjc nivoa ekspresije zbog aktivacije taćkastili m utaci- jn ili povećanja doze gena odgovorno je za nastanak jcdnog tipa C harcol-M arie-Toothove boicsti, naslednc m otornc ili senzorne neuropatije tip 1 (str. 286). M utacije tipa povcća- nja broja trjnuk jeo tidn ib ponovka u genu za H untingtonovu bolest izazivaju kvalitativne prom ene kod iranog proteina, šlo đovodi do njegove agrcgacijc u ccntralnom nervnom si- .sleimi i do klasičnih kJinićkih karakteristika tog porem ećaja (str. 282).

Mutacijc koje menjaju vreme ili tldvnu specifičnost ckspresije gena m ogu se takode sm atrati mutacijama kojc đovode đo sticanja funkcije. P rim er je preraspodcla hromo?.oma koja rczultira kom binovanjem sekvenci dva različita gena koja se može vidcti u nckim tuinorim a (str. 199). Nova funkcija novo- nastalog him ernog gcna izaziva neoplastični proccs.

Mutacijc kojc dovode do sticanja funkcije nasieduju se do- m inantno. Retko se m ogu jz\iti kod homozigota, kada su obić- no povezane sa ozbiljnim fenolipskini efektom, kao prenatalna sm rl, na p rim er kod hom ozigotne ahondroplazijc (str. 91) ili W aardenburgovog sindrom a tipa I (str. 89).

Dominantno negativne mutacije

D ominanino negativne m utacije su mutacije koje u hetero- zigotnom stanju dovode do gubitka proteinske aktivnosti jli funkcije zato što m utiran i gcnski produkt omet3 funkciju normalnog genskog proizvoda drugog aleta. D om inantno negativne m utacije su poscbno česte kod protcina koji funkcionišu kao dim eri ili m ultim cri kao što su s truk turn i proteini, npr. kolageni, ćije m utacije dovođe do osteogeneze im perfekte (str. 103).

ODNOS GENOTIP-FENOPTIP

Većina gen ttsk ih oboljenja se odlikuje varijacijama u težinipo- reroećaja ili po određenim karakteristikama kod obolelih (str. 105). Razvoj m olekularne genetdce je znatno doprinco idcnti- flkaciji m utacija koje.se nalaze n osnovi specifičnih odlika, tj. spccifićnog fenotipa osoba sa odredenom naslednom bokšću. To je rczultiralo pokušajem da sc prisustvo određcne mutacije, tj. odredcnog genotipa dovede u vezu sa specifičnim karakteristikama obolelog, što je poznato kao korelncija genotipa ifeno- t>l>a. Taj odnos može biti veoma značajan. za tretm an i praćenje pacijenta.

Jedan p rin ier je povezanost mutacija kod BRCAI gcna s ri zikom razvoja kanccra jainika i dojke (str. 211). Posebno jasan p rim ersu m utacije u RET gemi, za tirozin kinazni receptor,gdc se 'zavisno od lokalizacije niutacije m ogu javiti čctiri različita

sindrom a koji se razlikuju po funkcionalnom m chanizm u i po kJiničkom fenotipu.

Besmislene mutacije povczane s gubitkom funkcije sprečava- ju migraciju ćelija koje potiču iz nervnog grebcna da form iraju ganglije m ienleričnog pleksusa debelog creva, što dovodi do Hirschsprungovc bolesti, đok m isens mutacije sticanja funkcije dovodc do familijarnog m edularnog tiroidnog karcinom a ili d o jed n o g o d dva tipa m ultiple endokrine neopla?.ijetipa 2 (str.95). Mutacije na I.MNA genu povezane su čak s m nogo širim spektroin bolesti (str. 105).

. ftUtACUE l MUTAGENI

Mutacije nastale p riprodnim putem nazvane šu spontanc. m u- iać.je i šm alra se da se javljaju zbog grešaka tokom dcobc hro- m ozom a ili prilikom rcplikacije DNK. Spoljašnji faktori koji izazivaju mutacije poznati su kao mutageni.

MUTAGEN!

Mutagcni obuhvataju p rirodno i vest3Čko jonizujuće zračenje kr.o i hemijske i fizičke nuitagenc.

Jonizujuće zračenje

Ujonizujuće zračenje spadaju elektrom agnetni talasi vrlo kratkih talasnih dužina ( X-2raci i gam a-zraci) i visokoenergetske čestice (alfa česticc, beta ćestice i neutroni). X -zrađ , gam a-zraci i ncutroni imaju veiiku m oć penetracije, aifa čestice prod iru u dubinu m ekog tkiva m anje od miJimetra, dok beta čestice prodiru i do nekoliko m ilim etara.

Jedinice radijacije

Količina radijacijc koju prim i ozračeno tkivo obično sc ozna- čava kao „doza", koja se m eri preko apsorbovane tioze radijocijc ili rad. Rad je m era količine bilo kog jonizujućeg zračenja koje zaista apsorbuje tkivo, 1 rad je ckvivalentan 100 erga energije koju apsorbuje jedan gram tkiva. Biološki efekal jonizujućeg zračenja zavisi od zaprcm ine tkiva koje jc izloženo zračenju. Za čoveka, ozračenost celog tela dozom 300-500 rada obično je fatalna, a ako sc na ograničenu zaprem inu tkiva usm eri čak 10.000 rada priiikom trctm ana malignih tum ora ncm a ozbiljnih posledica.

Covek m o ie biti ixloz.cn raznim vrstama radijacije, a pogod- na jcdinica za m erenje rtidijacije koja sc odnosi na X-zrake je rcm (roentgen erjuivaknt fo r m en). Kem radijacije je apsorbo- vana doza koja će n tkivu izazvati isti biološki efekat kao rad X- zraka. Izražavanje tloze radijacije u rem ima om ogućava pore- denje različitih tijjova radijadja kojima su Ijudi izloženi. ledan milirem (m rem ) predstavlja hiljaditi deo rem a, a 100 rcm a je ckvivalcntno sa sieverlom (Sv), dok je 100 tada ckvivalcnat sa grejem (Gy) u Sl jcdinicam a. Praktično, sievert i grej su otprilikc isti. U sledećim razm atranjim a kao m erne jsd in ice koristićc se sieverti i niilisieverti (mSv).

ĆFllJSKAj'MOL.EKlJLARNA

Dozimetrija

Dozimetrija je m era radijacije. Doza radijacije se izražava u odnosu na količinu zraćenja koju apsorbuju gonadc. Efcknt radijacije na germinativne ćelije značajniji je od efekata na somatske ćclije 7.bog prenošenja mutacija na buduća pokolenja. Gonarina doza zračenja se obično iskazuje količinom apsorbo- vanom 30 godina. Taj pcriod jc izabran jer otprjlikc odgovara smeni gencracije kod čovcka.

Izvori zračenja

Različiti i7.vori zračenja i srednje godišnje doze različitog prirodnog i veštačkog.zračenja dati su u tabeli 2.6. Prirodni izvori ziacenja su kosmićko zračenje, spoljašnja radijacija radioaktiv- nog materjala )7. nckih stcna i unulrašnje zraćenje koje potiče iz radioaklivnih supstanci u tkiviina. Veštačko zračenje obuhvata dijagnostičku i tcrapcutsku radiologiju, izlaganjc zračcnju na radnom mestu i radioaklivne padavine izazvane nuklearnim probaina.

Prosečna gonadna do7.a joni7,ujućeg zračenja od radioaklivnih padavina kojc poliču od ispitivanja nuklearnog oruija manja je od zračenja iz bilo kog prirodnog izvora. Ipak, mo gnćnost ozbiJjnih nesreća koje. mogu izazivati nuklearni reak- lori kao što se desilo 1979. u.SAD (Three Mile lslar,d) i J 986. u Sovjetskom Save/.u (Chernobil), ćiji su efekti bi!i nm ogostrukj, moraju se uvek jmati na umu.

Genetski efekti

Eksperimcnti na životinjama i biljkama pokazali su da su brojne mutacije i7.37.vane radijacijom proporcionalne dozi - što je veća do7j, veći je i broj jzazvanib miitacija. Smatra se da ne posloji prag ispod kojeg radijacija nem a efckta - čak i najnia- nje doze radijacije m ogu izazvati mutaciju. CcnctsJd cfckat jo- nizujućeg zračcnja jc takodc kum ulativan, lako da svaki pul kada jc osoba izlozena radijaciji doza koju apsorlnijc mora se dodati kulićini već apsorbovane radijucije. Ukupan broj zrače- njem izazvanih mutacija dircktno je pioporcionalan ukupnoj gonadnoj dozi.

Dozvoljena doza

Šteta koju ižazivajti mutacijc kod ljudi nijc toliko opasna za nas koliko za naše potomstvo. Nažalost, ne posiojj lak naćin da se dokažu genctska oštećenja koja izazivaju mutagcni na Ijudski, rod. Bć2 obzira 11a tu činjenicu, Internacionalna komisija za radiološku zaštitu (International Com m ision on Kadiological ■’rotcction - ICRP) blisko saraduje s raznim agcncijama Uje<li- njenih nacija kaoSvetslca zdravstvena organizacija (W orld He- altli Organization - W H O ), Unitcd N ations Educationa), ScJ- cntificand Cultural Organization (UNKSCO) Internacionalna vigencija za atomsku energiju (International Atom ic Energy Agency - JAEA) i sve one su odgovorne za definisanje onoga što se sm atra inaksim nniom dozvoljene doze radijacije. To je proizvoljan zaštitni lim it, koji je verovatno m nogo niži od one koiičinc zračenja koja bi mogla izazvati povcćanu učestalost štetnib nnitadjn u populnciji. Preporučuje se da profesionalno

T abela 2 .6 Aproks zračerija iz fazlicitih

rnativr.e sredrijć dc .izvora na.gpnade i

že jonižgju'ž-eg': 7 opšto j fiicpuiaciji..

Izvor zračenja Srednja doza za gođ in u dana (mSv)

Srednja doza za 30 godina (mSv)

PrirodnoKosmir ko 7rarenjp 0.7S 7,5

Spoljašnje garna zračenje *

1,50 45,0

Unutrašnje garna 2raćenje

0,30 9,0

Veštačkofediologija u medicini

0.30 9,0

Rariioaktivnenesreće

0,01 0,3

ftofesionalne bol. i drugo

0,04 1,2

Ukupno 5,-10 72,0

‘Uključujući rospadonje rodono.Podaci dobijeni od Claike It i 1, .Sourhwcod'! \\ b 1989 Risks from

ionizing radiation. Noiure 338:197-1913.

izlaganje zračenju nc trcba da prcfle 50 mSv u jeflnoj godini. Ipak, još postojc m noge kontroverze Jcada je u pitonju tačna dozvoljena doza, pa neke zemlje kao SAD stavljaju znatno nižu gornju granicu nego ostale zemije. U Velikoj Briianiji Radiati-011 ProSection Division fro m Beahh Protection Age.ncy savelnje da profesionalno izlaganjc zračenju ne smc ptclaziii 15 mSv godišnje. Da pojasniino, koiičina od I mSv odgovara dozi koja se apsorbuje ako se pedeset puta sninic phića X-zracima i ako se sto piila puinji' m laznim avinom od Velike Brilanije do Španije.

Ncm a suranje da poslojc potcncijalnc i somatskc i gcnct- ske opasnosti, od izlaganja jonizujućem zračenju. U slučaju medicnske radiologjje, šteta od doze radijacije koja potjče ođ odredene procedure ireba da se odm eri prem a dobrobili pa- cijcnta. U slučaju profesionalnog izlaganja radijaciji, odgovoi leži u uvođenju j sprovodenju odgovarajućih 2akonsldh propi- sa. Šlo se liče opasnosti od nuklearnih incidenala i eksplozija, rcšenje je očigledno - treba ib izbegavati po svaku cemi.

Hemijski mutageni

Za čoveka su možda m nogo značajniji bcmijski mutagcni koji izazivaju gcnctska oštećcnja ncgo zračcnjc. Eksperimcnli su pokazali da određene hemikalije, kao iperit, formaldchid, ben- zen, neke boje i aditivi koji se dodaju hrani pokazuju m utagenost kod životinjn. Izlaganje hemikalijania iz okoline može izazvati formiranje adukata na DNJC, prekide hrom ozom a i ancuploidiju. Iz log razlogn svi novi fannaceutski proizvodi nioraju se ispitali brojnim testovima na m utagenost, uključu jući ispilivanja in vilro, a i iri vivo nn životinjama.

' Cf i I;SRa MOII KUl/'FNAOSliO.'ANAS! i D;WNJA

R E P A R A C IJA D N K

Ako sc DNK ne bi popravljala, pojava mntacija na DNK bi izazvala ozbiljne posledice 2a pojedinca i za sleđeće generacije. StaM nosl DNK zavisi od neprekidnib DNK popravki prcko razlidtih m ebanizam a (tabela 2.7). Neki tipovi oštećenja DNK popravljaju se dircktno. Prim cri su dealkilacija O' -alkil gua- nina ili odstranjivcmjc dim era tim ina fotoreaktivacijom u bak- terijama. Glavni m ehanizm i reparacije DNK su isecanje DNK lanca delovanjem endonnkleaze, odstranjivanje oštećenih regiona dđovanjem egzonukleaze, nvođenje novih baza delovanjem enzim a DNK polimcraze i povezivanjc na m estim a prckida uzD N K ligazu.

Reparacijom isecanjem nukleotida (Nucieotide Excision ltepair - NKR) odstranju se dim eri timina i veliki bemijski aduktori, T o 'je kompleksan' proccs 11 kome učestvuje više od 30 protcina koji odstrsnjujo fragmente sa otpriJDtc 30 nukleo tida. M utacije na najmanje osam gena koji kodiraju teproteine m ogu izazvati leroderrnu pigmentostim (str. 277), koju karak- teriš’e ekslrem na osetljivost na ultraljubičasto zračenie i česta pojava raka kožc. Druga grupa enzima reparacije korisli sc da iscče jcdnu abnorm alnu bazu (basc cxcission reptiir iii BER), kao kod mutacija 11a gcnu MYH, koji kodira DNK glikoziiazu, za koju jc ncdavno dokazano da izaziva autozom aino recesivnu form u kolorektalnogkancera.

Prirodna pojava reaktivnih vrsta kisconika, kao i jonizuju- će zračeoje, izazivaju prekid na iancima DNK. Prckidi na oba ianca DNK, dovode do prekida na hrom ozom im a, što može biti letnlno :*ko se ne jjopravi. Poslreplikaciona pvpravka će ispraviti prekide oba lanca uz. hom olognu rekom binaciju sa se- strinskim D NK moiekuiom. Geni čoveka koji učestvuju u tom putu su NBS, BLM i BRC Al/2, koji mutiraju u Nijmegenovom sindrom u prekida, Bloomovom sindrom u (str. 277) i naslednom kanccru dojkc (str. 211). U stiprotnom , prckinuti krajevi m ogu sc ponovo povczati spajanjem nehom olognih krajeva, što je takode p u t koji može dovesli do greške.

Mismatch re.pair ( MMR) ie popravak pogrešno sparenih baza tokom DNK replikacije: Čelije koje ne sadže MMR imaju visoku stopu mutacija (do 1.000 puta više od norm alnih).

Mutacije na najm anje šest raznih M.MR gcna izazivaju nasledni ncpolipozni kolorektalni kancer (H ereditary N oii-l’o!yposis Coiorecta) Cancer - HN PPCC; str. 209).

Iako sn se sistemi popravki DNK razvili da isprave ostećenu DNK i sam im lim da zaštile ćeliju od šlctnih pos)fdica m utacija, neke mutacije se javljaju zbog ćclijskog nastojanja da to- lerišu oštećenja. Jedan prim er je transleziona D N K sinteza, u kome replikacioni sislem DNK zaobilazi mesta ošećenja DNK, dozvoJjavajući da norm alna DNK replikacija i genska ekspresija hastave svoj put. Bolcsti čovcka mogu biti izazvane defck- tnim ćelijskim odgovorom na oštećenjc DNK. Ćclijc poscduju Jtomplcksan put signalizacije koji omogućava da ćeiijski ciklus m iruje i dobije višc vrem ena za popravku DNK. Ako je DNK oštećenje nepopravljivo, ćelije mogu da iniciraju program iranu ćelijsku sm rt (apoptozu). ATM prolein je zadužen da predoseti oštećenje DNK i za njega se može rcći da jc „čuvar genoma". Mutacije na ATM genu dovode do sindrom a ataksija-telan- giektazija (AT, str. 192), koju karaktcriše hipersenzitivnost na radijacije i veliki rizik od kancera.

•PREPORUČENA LITERATURA

Albcrls B, Johnson A, Lewis J cl ;i! 2002 Molccular hiologv of tho cell. 'lth edn. Gnrland> L'jndon.

Vrlo prislupaćan, lcpo nnpison i iluitrovan svecbuhvatnn lekst iz moickuiar-

ne biologije. snpridru itnom knjigomproblema i CD-ROM-om .Dav/kjm- R 1989 The selfisli genc, 2nci cdn. Oxford Univcrsit)' Press,

Oxfonl.Interesantan i kontroverzan koncept,

Hpstein R J 2003 Human molccular biology: an inlroduciion to the molccular basis of health and discase. Cambridgc Univcr5ity Press, Cambridge.

Moclcran udžbenik o niolckulima i njihovoj ulozi u bolestima čovtka.Kire A, Xu S, Montgomery M K, Kostas S A, Drivei* S b. A'lello C Č 199«

* Poicnl and specific acnelic inlerfert:ijtc by doublc-stnmdcd RJn'A ij] Ca- cnorhabdilis cleg.ms. Naturc 391: 806-Pl 1

KijuĆni rad o utkriću RNKi.

Lc\vin B 2004 Gcncs VIII, 8th edn. Oxford Univcrsity Press, Oxforđ.

T abela 2 .7 Šistem i popravki DNK, geni i porerriećaji koje izazivaju

Tipovi popravki DNK - Mehanizam Geni Poremećaji

Popiavljaiije isecanjeni baze - Base exassion tepair (BER)

Uklanjanje nenoimalne baze MYH Kobiektalni kancer

Popravljanje isecanjem nukleoticta • Nudeotide excision repair (NER)

Uklanjanje dimeia timina I velikih hemijskih aduktoia

XP geni Xeroderma pigmemosuni

Popravka posle replikacije Uklanjanje prekida na dvostmkom nizu rekombinacijom hcm ologa ili spajanjem nehomologa na krajevima

NBSBLMBRCAI/2

Nijmcgeri prekid sindrom Bloomov sindrom Kancer doj^e

Mismatcli repair -popravka (MMR) poisiavka pogrcšno sparcnih baza izazvanih C|ieikom u replikaciju DNK

MSI1 i MLI1geni

Kolorektalni kancer (HNPCC)

HNPCC, fvyrediiarni nt?|X)lipo2ni kolorcktdlni kancer

CELUSKA! MOLEKULARNAOSIvlOVA

Osmo izdanje izvrsnog udžbenika iz mvlekularne bivlof'ije, sa gnifikonima i

iluslracijanta u boji. Teško je biti boiji

Mctliei r A, Upton A C 199S MeilicaJ effects of ionising radiafion» 2nd edn. WB Saunders, Philadclphia.

Dobar pregledsvih aspekata jncdicinskih poslediea jonizujućeg zračenja.

SchuU W J, Neel J V 1958 Radiation and die sex ralio in man. Sex ratio

among cliildren of stirvivors of atomic bombings suggcsts induccd sex- linked lethal mutations. Sciencc 228:434-'J38.

Originolan izveštnj n mogučhn dokazimn efekata atomskog zračenja.

Slrachan T, Kead A P 200*1 Hunian molccular gcnclics, 3rd cdn. Garland Science, 3-ondon.

Savremen sveobuhvalan udibenik o svitn aspektirna rnolekularne i ćclijske

biologije i njibovim vezama sa naslednim boleslima čoveka.

Torner J E 1995 Atoms, radiation and radialion piotection. Jolm Wiley,

Chichester.

Osr.ove radijacrone fizike, primene i štetnih efekata zračenja.Watson J D, Crick F H C 1953 Molccular structurc of nuclcic acids - a

structure for deoxyrihose nudeic acid. Nature 171:737-738.Koncept iznct o ovom radu, koji je dugsamo jcdnu stranu, doneoje autorima

Nobeiovu nagrndu!

s / p m H

& Gcneiička informacija poliranjcna je 11 PN K (ilc/ok- siribomildeinska kiselina) kao linearna selcvenca dvo tipa ntikleolida, purina (atienin - A i guanin - (5) i jjirimidi- na (citozin - C i tim in - T) koji su vezani preko šećer- fosfatiie okosnice.

@ Molekul DNK sadrži dva antiparalelna lanca pove2a- na u đvostruku zavojnicu vodoničniin vezama izmc<1u kom plem enlarnih baznili pafova G-C i A-T.

@ P N K replikacija je semikonzervaiivna, posioji m nogo mcsta na kojinia započinje repiikacija, a svaki lanac deltije lcao matrica za sintezu kom plem entarnog ianca.

Geni koji kodirajii proteine kod viših organi'zama (eukariota) sadrže kodirajuće sekvence (cgzone) i neko- dirajuče (intronc).

® Transkripcija je proces prepisivanja koinplem entarne lcopije jcdnostruke iRNK sjed n o g ianca DNK, tj. gena. RNK (ribonukleinska kiselina) se razlikuje od DNK jer sad iii šećer ribozu i bazu uracil umesto tlmina.

© iRNK se obraduje za vreme. transporta oti jedra do citoplazme, pri čemn đolazi <lo eliminacije nckodirajućih sckvcnci. U citopiazmi, ona se vezujc 12 ribozome, gde se dešava translacija (sinteza proteina).

@ Genetski kčid je univerzalan i sastoji se od tripieta nukleotida (kodona), asvaki od.njih kodira aminokiselinu ili završetak sinte-« peptidnog lanca. Kod je iy.ro<1en- degeneris?.n, jer su pojcdinc aminokiseiine kodirane s više od jednog kodona.

@ Giavna kontroia ekspresije gena dešava se 11a nivou transkripcijc- uzučcšće DNK reguiatorniii sekvenci na 5’ ])romotorskom regiomi strukturnih gena koci eukariota. Opšti i spcciflčni transkripcioni faktori su takođe ukiju- čeni u gensku reguiaciju.

© Mutacije se dešavajn i!i spontano iii kao rezuitat i'/ia- ganja mutageniro agensima kao što je jonizujuće z-rače- nje. Mutacije sc ncprckidno ispravljaju uz deiovanje enzima za popravkc DNK.

P O G L A V LJE Hromozomi i deoba ćeliie

„Snšlina živ o la je u m aJim stvarim a, a n e kao s to se o b ičn o

m isli u vdikim ."V irgin ia\V oolI

Na niolekularnom ili subm ikroskopskom nivou, na DNK se inože gJedati kao na osnovnu m atricu za oblikovanjc i oclržn- vnnje organizma. Jednoslavno lečeno, DHK se sastoji od dugih lanaca koji su čvrsto um otani i upakovani u hrcmozome. Za razliku od DNK, hrom ozom i se m ogu videti za vrem e ćejijskc deobe, pod svcllosnim m ikroskopom , kao končaste slrukture i)i „obojena tela". Reč hrom ozom potiče ođ grčkih reči chrnma (boja) i soma (teio).

H rom ozoiui su struk lure po kojim a se razlikujc jedna vrsta od d ru g e i sposobni su da prenesu genetsku inform aciju s jcdnc gcneracije na sledeću. Ponašanjc liromozomn u somatskirn ćelijama za vrem e deobe, u mitozi, omogučava da svaka ćcrka ćelija zadrži svoj kom pletan genetski materijal (komplement). Slično tome, u form iranju gam eta, za vrcme mcjoze., svalca zre- la jajna ćelija i sperm atozoid dobijaju po jedan jedinstveni set roditcljskih gena. Ilrom ozom i se bukvaino m ogu nazvati ,,vo- ziJima" koja om ogućuju reprodukciju i održavanje vrstn.

Izučavanje hrom ozom a i ćelijske deobe spada u objast cito- gcnelike. Pre J950. pogrešno sc verovalo da svaka ćclija čoveka sadrži 48 hrom ozom a i da je pol ljudi odredcn brojem prisut n ih hrom ozom a X pri začeću. Poslc 1956. godine, kada su sc pojavile m nogo pouzdanijc tehnike za ispilivanje hrom 020ma čoveka, ulvrđeno jc da je tačan broj hrom ozom a kod ljuđi 46 (str. 5) i da je muški pol odreden prisustvom hrom ozom a Y

bez obzira na broj hrom ozom a X u ćeliji. Takođe, došlo se do zaključka da prom ene u broju i strukturi hrom ozom a m ogu znatno da porem ete norm akm rast i razvoj.

U tabeli 3.1 prikazan je razvoj m etodakoje su u poslednjib pedesel godina omogućilc da se p roširr znanje o cilogcnctici čoveka.

K f l O M O Z O f V i ! Č O V E K A

M O R F O L O G S J A

Na submikroskopskom nivou, brom ozom i prcdstavljaju ne- obično složen kompJeks, sastavljen od visokospiraJizovnne DNK, pove2ane u čvrstu m režu koja ima sojcnoidnu struk turu (str. 30). Pod eleklronskim m ikroskopom vidi se đa su hrom o- zomi okrugJog ili rede ncpravilnog oblika (slika 3.1). Ipak, saznanja o strukturi hrom ozom a dobijena sn korišćenjem svetlo- snog m ikroskopa. Spccijalne boje seiektivno se vezuju za DNK i na taj način m ogu se idcntifikovaii pojcdinačni hrom ozom i. Najbolja jc vidjjivost za vrem e ćelijske deobe, kada su hrom o- zomi m aksim nlnokontrahovani j genikoji ih čine ne m ogu biti Iranskribovani.

Za vreme ćclijske dcobe može se videli da je svaki hrom o- zom sastavljen od dva idcntična dela koji se zovu hromatide ili sestrinske liromatide, a koje su naslale DNK replikacijom za vreme S faze (sinleza) ćelijskog ciklusa (str. 41). Te seslrinske

T abela 3 .1 R azvoj m eto 'd a u c i to g e n e t ic i

Dekade Razvoj Primeri prim ene m etoda

1950-ih Pouzdane rnetode za određivanje hromozoma Odrcđen taćan broj hrotnozoma, 46 (1956)

1970-ih Giemsa meioda hromozornskili uaka filadeifija lirornozom identifikoven kao 1(9:22) (1973)

1980-ih fluorescentna insitu hibridizacija (FISH) FISHuinterfazizabrzootkrivanje Dovvnovog sindroma(199‘l) Spektralni kaiiotipza analizu hiomozoma u celom genomu (1996)

1990-ih Komparativna ycnomska hibricii?acija (CGIO Mapiranjegeriomskih imbalansa kod solidniluunioia (1992)

2000-ih Arroy CGH Analiza urođenih poremečaja: npr. identifikacija - 5Mb delecije kod pacijenata sa CIIARGC sindromom koja je doveta do identilikacijc gcna (2004)

CHARGE. koloboma oka, sićana oštećenja, atresia hoone. zaastajanjc u ra'.ni i razvoju, genitalni i urinami poreinoćaji, poremećaji rasta i razvoja. (jeniuilne i/ili urinsrne aljiiormalnosti, abnormalnosti ušiju i gluvoća

HROMOZOMI DEOBA CFtiJC

hroinalide spajaju se u prim arnom suženju koje se zovc centromera. Centrom ere sadrže nckoliko stotina kilobaza repctitivne DNK i odgovonie su za kretanje hrom ozom a tol<om ćdijskc deobe. Svaka centrom era đeli hrom ozom «a kratki i dugi krak, koji su oznaćeni kao p (petite) i q (grande).

Vrh (distalni deo) svakog hrom ozom skog kraka naziva se telomera. 'lelomere igraju važnu ulogu u zaštiti hiomozomskih krajeva i održavanju njihovog strukturnog integriteta. Tokom evolucije, telomere su ostale očuvanc i kod ljudi one su gradene od mnogo tandemskih ponovaka TTAGGG sekvenci. Za vrejne rcplikacije DNK, cnzim poznat kao /elomerazu zamenjuje 5' kraj dugog lanca, koji bi se inaće progrcsivno skraćivao svc dok ne bi postigao kritičnu dužinu, kada ćelija više ne bi mogla da se deii i na taj način bi ostarila. Većina ćelija sposobna je da se podcli 50-00 puta i taj proces predstavlja deo norm alnog će- lijskog starenja. Ipak, sniatra se da kod nekih tum ora povcćana nktivnost tclomeraze utiče na abnorm alno dugo preživljavanjc ćelija.

Morfoioški hrom ozom i su klasifikovani prem a poJožaju ccntromera. Ako je cenirom era lokalizovana centralno, hjo- mozom je metaccntirian, ako se nalazi skoro na kraju, hromozom je akrocentričan, a ako je centrom era pom erena ka jednom kraju brouiozom a, on je subme.tacentriian (slika 3.2). Akroccntrični hrojnoz.omi ponekad imaju naslavkt satelite ki/ji se nalaze na kraju suženja, peteljke. Sužcnja učestvuju u formi- ranju jedarca kada je ćelija u interfazi, a sadrže mnogobrojne kopije gcna va ribozomalnu RNK.

KLASiFiKACIJA

Hromozomi se razlikuju ne samo po položaju centrom cre već i prema svojoj ukupnoj dužini. Na osnovu tri param etra: dužine, položaja centrom ere i postojanja i)i nepostojanja satelita, prvi citogenetičari mogli su da idciitifikuju većinu pojedinačnih hrojriozoma ili m akar da ih podele u grupe obcležcne od A do G na bazi njihove ukupnc moriologije (A, 1-3; B, -1-5; C, 6-12+ X; D, J3—15; E, 16-18; F, 19-20; G, 21-22 + Y). Kod ćovcka, norm alno ćelijsko jedro sadrži '16 hrojnozoma, od toga 22 para autozoma i jedan par polnih hrornozuma - XX kod žena i XY kod imiškaraca. Jedan čJan svakog od tih parova potiče od jcdnog roditelja. Somatske ćelije imaju diploidan komplemcnt ođ '16 hrom ozom a, dok gameti (jajna ćelija i spermatozoid) imaju haploidan komplement od 23 hrom ozom a. Članovi hromczomskog para se nazivaju hcmologiii hromozomi.

Razvoj tehnike Iraka (str. 32) omognćio je prccizno ulvjdivanje svakog hrom ozom a i otkrivanje jcdva prim etnih hromozomskih prom ena. Tom tehnikom je takođe otkriveno da hrom atin, koji je graden od kombinacije DNK i histonskih proteina, koji ulaze u sastav hrom ozom a, postoji u dve osnovne forme. Euhromalin se boji svetlo i sastoji se od genetski akti- vnih hrom ozom skih regiona. Nasuprot tome, heterohromatin sc boji tam no i vcćinom sadrži DNK ponovke koji su gcnctski inertni - neaktivni rcgioni hromozoma.

Ukupan hroj Ijiojnozom a se razlikujc u raziičitim organi zmima, ali je konstantan za svalcn vrstu. Dok m arm oset i ncki majmuni (kao i Ijudi) imaju 46 hromozoma, viši prim ati, kao šimpanza, gorila i orangutan imaju 48 hrom ozom a. Medu pii- m atim a hi-omozomi šim panze su najsiićniji hrom ozoroim a čo- veka. To se poklapa sa činjenicom da postoji sanio 1% razlike između DNK čovcka i DNK šimpanze. Postoji opšta saglasnost da je hroroozom broj dva čoveka proizvod spajanja dva šim- p3nzina iiromozojna, ali i da postoje mnoge razJike izmcdu Jiromozomskih kom plem cnata te dve vrste, koje poliču od pa racenlričnih i pericenlričnih inverzija (str. 52). Ta zapnžanja

§§&.•%.•■> : • / . . . O-- ' :-..•' ' ' j . r r e f e SSS««'-* *V- : “* • r* --■•*■ • ■*• -v-v >V.-- ** • '■•■ '* • - - ^ .vLV / 'Šj \ H5 ,> -

j j j Vc~

Hromaude

Sateliti

Kratki krak

Cenlioniera

M eucentiični Submetacentiični Akrocentrični

Telornera

Elekttonska mikrogmfija htomozoma čoveka -v id e secentromere i jasno razgratiičeue hromatide (Ijubaznošću dr Christiiie I lairison. Snimili Harrison i saiadt'.ici 1983. Cytogpnet Cell Genc-t 35:21-27 s dozvolom izdavača. S. Katget. Basel).

'iiika 'š 2

Morfologija metscentričnog, submeiacentfićnog i akrocentričnog htomozoma, |X)dela izvršena prema ooložaju centromere.

'r ifc |je iž & ] . c-hD3A čatJE

su pomogla m olckularnim biolozima da m apiraju i Idoniraju gcnc čovcka.

P O L N I HROIViOZOiVii

Hromozomi X i Y poznati su kao polni hrom ozam i zbog svoje presudne uloge u o<lrcdivanju pola. Hrom ozom X je prvobitno tako obetežen jer nije bila jasna njegova funkcija u nckim gametima insekata kod kojih je otkriven, dok ga u drugim ga- m etim a nije bi!o. Kod tih insekala mužjaci imaju samo jcđan (X) hrom ozom , dok kod žcnkc postojc dva (XX). Kod čovekai većine sisara, i m užjak i ženka imaju dva polna hrom ozom a- XX žcnc, a XY m uškarci. H rom ozom Y je m nogo manji od hrom ozom a X i nosi nckoliko gcna od funkcionahiog znača- ja, od kojih je najznačajniji faktor diferencijađje testisa poznat kao SRY (str. 89). D rugi geni na hrom ozom u Y važni su za proces spermatogeneze.

Kod žena, svaka jajna ćelija nosi hromo'/.om X, dok kod muškaraca spcrm atozoid nosi ili hrom ozom X ili hrom ozom Y. Pošto posioji otprilike jednaka šansa da spei matozoid nosi hrom ozom X ili hrom ozom Y, pri začeču če bili oiprilike isti broj že.nskih i muških em briona (slika 3.3). Činjenica je da se rađa m alo višc muške nego ženske dcce, uiada se lokom delinj- slva i tokom života odraslih odnos izjcdnačava na jcdan prcm a jedan.

Odredivanje polova biče detaljno razm atrano kasnije (str.96).

M F.TO O E A N A IJ Z E H R O M O Z O M A

D o 1956. godine postojalo je uverenje da svaka čelija sadrži 48 hrom ozom a dokT jio i Levan nisu na osnovu svojih ispitivanja ispravno zaključili da norm alna somalska ćelija čoveka sadrži sanio 46 hrom ozom a (str. 5). M elode koje su korisiili, »7. izve- sne m odinkacije i danas sc univerzalno koriste u dtogenctskim laboratorijama za analizu hrom ozom a (broj, veličina i oblik). H romozomsku konstitnciju individue čini kariolip. Taj termin se takode korisli da opiše fotomikrografiju hrom ozom a jedne osobe, pri čeinu su hrom ozom i poređani standardno.

PRlPF?ESy«A HROčViOZOfVSA

Svako tkivo sa živim ćeiijama koje sadržc jedro i koje sc dele m ože se koristiti za izučavanje hrom ozom a. Najčešće se koriste cirkulišući limfociti izperiferne kivi, iako se za hrom ozom sku analizu mogu relativno lako priprcm iti uzorci uzcti iz kože, ldčm cne moždine, horionsldh resica ili čclije iz am nionske teč- nosti (amniociti).

Uzorak periferne vcnske krvi se dodaje branljivoj podlozi koja sadrži fitohem aglulinin, koji slimuliše T-limfocite da se ciele. Ćelije se kultivišu ti sterilnim uslovima na 37 stcpeni oko tri dana, tokom kojih se ćelije dclc. Zatim se u svakti kulturu dodaje kolhicin, koji je izuzetno koristan 7-bog svoje osobine da spreči form iranje deobnog vretena, a sam im tim zanstav- Ija i dcobu ćclijc u stadijum u mctafaze. To je period u kome

fi» Vi* ■:t.y,yz ’V f :|. ^ u s | | j ^ e t i J

M X \ : XX if XY .• i ' v ' i | | - '

p j[ X XX 1|, XY I

Slika 3.3Punneiov kvadiat piikazuje kombinaciju polnih hromozoma muških i ženskih cjameta.

su hrum ozom i m aksim alno kondenzovani i zbog toga se tada najboljc vidc. I’otom sedodajch ipo ton ičn i rastvorsoli koji izaziva lizu eritrocita, šlo omogućava raspršivanje hrom ozom a. H rom ozom i se 7.atim fiksiraju, postavljaju na staklene ploči- ce (predm etna stakla) i boje, posle ćega su sprenini za analizu (slika 3.4).

H HOiVlOZOfViSK E TRA K.E

Postoji nekoliko m etoda bojenja koje sekoriste za identifikaciju pojedinačnih hrom ozom a.

Tehnika G (Giemsa) traka

Ovaj m etod se najčešcće koristi. H roinozom i sc lieliraju trip- sinom koji dcnaturišc proteine i zatim se boje G iem sa bojom. Boja se vezuje za DNK i omogučava da se svaki hrom ozorn oboji tako da se dobije karakterističan i reproduđbilan raspored svetlih i tam nih traka (slika 3.5).

Tehnika Q (quinacrine) traka

Ovom m etodom dobija se sličan raspored traka kao bojenjem Giem som, ali on zahteva upotrcbu ultravioletnog fluorescen- tnog mikroskopa.

Tehnika R (reverse) traka

?re bojenja Giemsom, bromozomi se denaturišu visokom tem- peraturom i dobijaju se svetle i tam ne trake koje su obojcne stiprotno od onih koje se dobijaju koriščenjem konvencionalne m ctode Giemsa bojom (slika 3.6).

Tehnika C (centomerni heterohromatin) traka

Ako se hrom ozom i Iretiraju kiselinom , a zatim bazom pre boienja Giemsom, centrom ere i dnigi heierohroniatinsld

HRO.M0ŽOMI 1 DddBA'ČaijEi

M i M [ / f J h h \■i l i i ; a i ; a a ; ^_____ /

t t t t u u u u u n \ a ' ' w V J

iu» i g f v»/vsj/Kariotip

Analiza raspršenih hromozotna za vreine metafaze

a lDodavanje kolhicina i hipotoničnog rastvora !&88bBm

Ftksiranjcćelija

Slifea 'SAPtiptemn za analizu kariotipa

Denaturacija iripsinorn i bojenje G iem som

mi

" ' l Yj ;^y<'■•'?■■ rvr<.:v. ^

Inkubacija (ridana

r>” ‘

na 37 ‘C

regioni koji sadrže visokorepctitivne DNK sekvence biće ta- mnijc obojeni.

Tehnika traka visoke rezolucije

Bojenje Giemsom omogućava visok kvalitet hroniozomske analize sa 400-500 liaka po haploidnom setu. Svakoj traci ođ- govara 6.000-8.000 kilobaza (kb) (ili 6 -8 megabaza) iz DNK. Tehnika visoke rezolticije razdvajanja hromozoma po Irakama u ranim stadijum im a miloze, kao šlo sti profaza Ui prometafaza, omogućava većn osetljivost i dobijanje čak tlo 800 traka po haploidnom setu, ali je taj meto<l tehnički zahtevniji. Prvo se morajtt koristiti m etotreksat ili tim idin kao ager.si za inliibiciju ćelijskc deobe. Zatim se kulturi dodaju folna kiselina ili deoksi- citidin da bi ćelije uš)e ti mitozu. Na kraju se dodaje koihicin, u određenim vremensldm intetvalim a, da bi većt broj ćelija ttšao u pronietafazu u kojoj hromozoini nistt sasvim' konlrahovani, što omogttćava dobijanje mnogo defnljnijeg rasporeda tiaka.

ANALJ2A KARiOTiPA

Sledeća faza tt analizi brom ozom a zahteva prvo brojanje hromozoma u odredenom btoju ćeiija, tj. raspršenih inetafaznih garnitura, a zatim se podrobno analizira raspored Iraka svakog posebnog hrom ozom a u izabranim ćelijama. U kupan broj hromozoma se obično određuje u 10-15 ćelija, ali ako sc sum nja na mozaicizam, u obzir se mora uzeti 30 i više ćelija. Detaljna analiza rasporeda traka vrši se na svakom člamt svakog hom o- lognog para u 3<-5 metafaznih uzoraka, što omogućava visok kvalite! traka.

Raspored Iraka sv;ikog liroinozom a je specifićan i niože se prikazati kao stilizovan kariotip, koji se naziva idiogram (slika3.7). (^itogenetićavi anaJiziraju svaJd par hom olognih hrom o- zoma ili pod m ikroskopom ili češće, protičavsjući fotografije liromozoma dobijenih m clafaznim raspršivanjem (slilca 3.8). Dok nije otkrivena tchnika trak?, 1971. godine, hrom o2omj su mogJi bili klasifikovani samo J ia osnovu njihove iiknpne

flk5 m lv en sk e

. krvi

Dodavanje fitohemaglutinina u podlogu za kultivisanje

* : / m 3

Raspršivanjcćeiija kapanjem na staklenu piočicu

| | | / • | | ; '

‘ ' i ':; ' Ž ] 3 •• . 5-

6 7 ' 0 ' š': § l l ' 12~

*i13:.

■iy§: 'is • 16

I IWSB ' 17 18

0OLEKULARNA CiTOGENETiKA

FLUORESCEMTNA IN SITU HiBRIOIZACIJA (FI-SH)

Ova dijagnostička m etođa kom binuje konvcncionalnu citoge- netiku i m oiekularno genctsku tehnologijli. O na se bazira na jedinstvcnoj.sposobnosti segmcnta jednolančane DNK (pio- ba *, str. 35) da se veže sa svojotn kom plem cntarnom ciljnom sekvencojn na m ctafaznom hromožomu, jedrii- u in te r /a z i i!i s izduženim hrom atinskim nitima. U fluorescentnoj iti situ h i- biidizaciji (FISH), DNK proba se obelcžnva s Iluorohrom on), što omogućava da se, posle hibridizacije sa uzorkom uzetini od pacijenta, region u kom e je izvršcna hibridizacija vidi pod fluorescentnim m ikroskopom . FISH se često upotrebljava u' kliničjcoj'dijagnostici,- a posloji innogo raznih tipova proba koje se koriste

19 20m 3t21 22

fY

S lik a 3.SMormalnsn kariotip m uškeosobe dobijen tolinikom G-traka

Raziičiti tipovi FISH proba

Cenlrom erne probe se sastojc od repctitiv^nih sekvpnci DNK koie se nalaze n centrom eri i oko n;e, na oflredenom hrom o- zom u. To su bilc prvc probe koje su korišćene za brzu dija- gnosiiku kod čestih aneuploidnih sindrom a (trao m ije 13, i8, 21 - str. 262), a koriščene su ćelije koje se ne dele, u interfaii, dobijene n prenatalnoj dijagnostici izuzorka horionskili' resica (slika 3.9).

x * i1 2 3

II If H J j6 7 8 9

i - i m u13

n19

14

*1:1

20

15

10..

■V.t

16

n k t

21 22

SiiS-ta 3.6Noirnalan kariotip muškarca dobijen tehnikom R traka (Ijubaznošću KJ.Evans).

II

k H l§12 X

h J l i; f«

17 18

S! lg g | g 1 1 1 1 § ' i Ife

1 7 3 4 5 X

6 7 8 9 10 11 12

U M M ■ || || ||13 ' 14 1S 16 17 13

Q £ W v f vfflj 9H 9'8 60

19 20 31 22 YII

morfologijc. Danas, kariolip ili kariogram prcđstavlja precizno SSikaodrcdcnc hrom ozom ske parove poređane po vcličini od većih Na idiogramu se vicji raspored vraka svakccj mdiviđualnogka manjim. hromozoma koji jedobijen (luorescendjoiT) i Giemsa bojenjeni.

HROMOZOMII p£<0BA C lu jE

; r i & i p , r • .

• ?.-•. v N « j f c \ t \ «••»• . • « . . ~ F . / ' ’ ■ 1 H n R t H H A r

' ■ ^ ■ ‘ % / \ , W š x m 6 9 *: / * r w :' % \ ^ 'W W &

v } / r 5 . S f

~ i t b k * . T r) f'|fPp§' ^ 7 c l

fš

Slika 3.8G-tiske na raspršenim metafaznim hromozomima (ljuba?nošću irir A. V7ilkinson, Cytogenclics Unit, City Hospital Nottingham).

Probe za jedinstvene sekvence određenog hromozoma

Te piobe su specifične za određcni iokus. Lokus specifične probc na hrom ozom u 13qI4 i krilični rej>ion za J")owj'iov siu- (110:11 11a hrom ozom u 21 (21q22. I3-21q22. 2) m ogu sc kori- sljti zajedno s centrom ernim probam a za hrom ozom e 1S, X i Y da bi se omogućiia brza prenatalna dijagnostika za neke od najćešćili niiraeričkili hiom ozom skih abci'acija (str. 45). Pro- be jednoslrukih selcvenci posebno su korisnc za idcntifikaciju sićušnih, subm ikroskopskih delecija i duplikacija (slika 3.10). Grupa tih prom cna odnosi se. na sinđrom e mikrodclecije koji su opisani u poglavlju 18. Još jcdna primena melode FISH su interfazne probe za odrcđivanje ekspresije HER2 gcna koja je povećana kod tum ora đojke, radi identjfikacije pacijenata koji bi imali koristi od terapije hcrccptinom.

Telomeme probe

Postoji kom pletan set telom ernih proba za sva 24 hromozo- 111a {autozomi 1-22 plns X i Y). Korišćenjem ovog seta 01110

giićena je istovremena analiza suplelom ernih regiona svakog hrom ozom a sam o jednoj mikroskopskoj pločici po pacijentu. Taj melođ se pokoziio kao ncobično koristan za identifikaciju sićušnih kriptičnih snbtelom crnih prom ena, kao što su dclccijei tianslokacije, kojc se javljaju ti malim ali značajnim proporcijama kod cicce s neobjašnjivim intelektualnini porcmećajima (slr. 269).

S iik a 'S.9Fluorescentna m sihi hibiidizacija (FISH)jedra u interfazi sa centromernim probama za hiomožomc 18, X i Y (AneuVysion probe dobijene od Vysis) pokazuju tri signala koji odgovaraju tiizomiji 18 (Ijubaznošću Catherine Oelmege. Eristol Genetics Laboratory. Southmead Hospital. Sristol).

if cfi»fcmmema pfoBa* ' \ '•:

• ■ X ceMs.'omema proba’1' .;

18 centooraemaproba*: j

Y cfia tro m em a proBa*

■ X centromema proba’5'

18 ccntroraema proba*

H RO M O ZO M I10E08A CELiJE

Probe za bojenje celih hromozoma

U ovom slučaju koristi se kokte! proba dobijenih iz različitih delova odredenog hrom ozom a. Kada se smeša proba koristi zajedno prilikom hibridizacije, ceo relevantni hrom ozom se oboji i fluorescira. Bojenje lirom ozom a je izuzctno korisno za utvrđivanje kom pkksn ih preraspodela, kao što su jedvn pri- m etne translokacijc (slika 3.11), kao i za identifikaciju porelda dodatnog hrom ozom skog materijala, kao što su prekobrojni m arkeri ili prstenovi. Najnovija tehnologija, je mullipli 1:ISH (M-FISH) ili spektralna kariotipizacija (Spectrnl Karyotypiug- SKY), u kojoj se koristi smeša obojcnih proba za sve hrom o- zom e čoveka. Na taj način se dobija višebojni kariolip u kome svaki par hom olognih hrom ozom a može biti identifikovan na osnovu svoje karakteristične boje i proučavan upotrebom ko- mjuterskog program a za analizn slikc (slika 3.12). Te m etode su neobično korisne za otkrivanjc sićušnih hrom ozom skih prom ena, delecija i translokacija, kao i za identifikaciju m alih m arkera j prsienastih hrom ozom a.

Probe dobijene protočnim sortiranjem hromozoma (Flow cytometry)

2b o g svoje različite veiičine i sadržaja DNK, hrom ozom i ve- znjtt različite količine fiuoreseentnih boja, od kojih se neke spccifičjio vezuju za GC („genim a bogale") sekvence, a druge za AT („genima sirom ašne") sekvence. O sobina hrom ozom a da različito vezuju boje om ogučava da oni budu razdvojeni

■ *■

' ' ‘ ” " V" ^ . . • ' " . :

' / ' ■ " . , * \ .

'■’'•' . « • < « ? ■ f s * :, -p -fcia, ■ ■ : >C“ > g 's ' ■ . .• . T, ■ :

.•: - * -š ' i ? T - i . • • . ? " . 1• .

; • •/, . , .V• Y , w . ' ; ' j ; ■■ c .., v. ' ••'.• ••■•" ,'■•,;-• š . 'V ć c J f i•;*■ '•'y j ".•.ft’. "■ .>'.

• ' • 'T u • • ■ * **. - - £* • . • *•' ’ . . ; •.% • ■ ’. ■ ■ • . • • ■ • . •

■ • - • • • ' • ‘ - ; ~ ~_________ ____ — • •____________. ‘___________ . - • ; • ' ■

Stška 3.18Slika prikazuje ćeliju y inetafazi, $a probom (Vysis) za VVilliamsov (ELN) region. Hromozomska traka 7ql 1.23. pokazuje deleciju povezanu s Williamsovim sindrornom. Normalan hromozom pokazuje signal za konlroliHi proljtj (/t'leno), i za probu EI.N gena (narandžasto), dok hromozom s đelecijorn ima samo signal kontrolne probe (Ijubaznošću Catherine Dclmege. Gristol Genetics latx)Mlory. Sou;hmead Hospital, Bristol).

S lika 3.1 TCbojeni hromozomi pokazuju recipročnti translokaciju na 'nromozomu 3 (crveno) i na hromozornu 20 (zelono).

m etodom protočne citometrije ili fluorescentno akliviranog će- lijskog sortiranja (Fluorescent Activated Cell Sorting - FACS). M elod podrazum eva bojenje liic-mozoma u m etafazi fluores- centnom bojom koja se selektivno vezuje za DNK, a zatim se oni projektuju u obliku finog jnlaza kapljica kroz. fokusirani taserski zrak, koji če aktivirati fluorescenciju hrom ozom a. In- tenzitel fluoroscencije jn c ri se 11a fotom elru i rezultat sc analizira kom pjuterskim progrom om kojim se dobija histogram distribucije hrom ozonta prem a veličini. To se naziva prcAočni kariotip.

Proločna đ lom etrija može da se koristi za anahzu pojedi- uačnih hrom ozoina, iako je kJinička prim ena ograničena zbog visokih Iroškova i rclativno lošc separacijc kod odredcnih hro- mozninn, naročilo kod hrom ozom a C grupe. Ta m etoda nalazi veću prim enu u razđvajanju uzoraka jednog hrom ozom a, a za form iranje hroniozom -specifičnc DNK biblioteke, kao i za proizvodnju hrom ozom skih proba za m elodu FISH.

U proceduri povratnog bojenja koriste se delovi neidcnti- fikovauog hrom ozom skog materijala dobijeni protočnim sortiranjem, kao što su m ali prekobrojni m arkeri ili prstenovi. Ti deiovi služe kao probe za hibridizacijti sa norm alnim metafaznim garnituram a. Poreklo neidenliJikovanog hrom ozom skog segmenla odrennje se identifikadjom hrom ozom a (jednog ili više) s kojim je hibiidizovao.

* fi f * V- V r 'v O lif. r n /?. t r r . f o i; ,•'• t /■ f-V

H lB & iM Z A C M A

Koroparativna genom ska hibridizacija (Comparalive Ge.no mic J]ybri()ization - CGI l) je prvenstveno razvijcna da bi sc prebrodile teškoćc oko dobijanja dobrog kvalitcta preparata u

HROMOŽO.MI I pEbBA Ei.p.E

Slika 3.12M-FISH metoda: kompleksna preraspodela hromozoma 4,8,13,18 i 21 u kultivisanim limfocitima krvi (Ijubaznošću dr Rhona Anderson. Radiarinn and Genome Siabililiiy Unit. Medical Research Council Harwell, Oxon, Ul< and Appiied Irnaging).

metafazi, a koji potiču oil čvrstih-solidnih tum ora. Tom tehnikom om ogućeno je olkrivonje regiona koji su izgubiJi alele ili kođ kojih je došlo do immožavanja gena (str. 199). Tumorska ili „les(“ DNK obeleži se zelennm bojom, a kontrolna normal- na DNK crvenom . Dva uzoik?. se pom ešaju i kompelilivno bi- bridizuju s norm alnim hrom ozom im a u metafazi (slika 3.13). Ako ispitivani uzorak sadrži više DNK u određenom hromo- iom skom regionu ncgo kontrola, uočava se povećana zelena fluorescencija u odnosu na crvemi (slika 3.14). Slično tome, ako je došlo do deJecije u lestiranora uzorku, biće sinanjena zclena Iluorcscencija u odnosu na crvenu.

CGH se koristi i ?.a pienatainu anatizu na uzorkusam ojedne ćelije. Ipak, prirnena CGM je ograničena njenom rezolucijom i tehničkim leškoćama. Sadašnji limiti rezolucije su 10 megabn- za (10.000.000 baza ililO Mb) kod delecije i 2 Mh za duplikaci- ic, što omogućava grubo poiiciono kJoniranje (slr. 7-1), ali ne i »reciznu lokalizaciju gcna koji uliču na razvoj Uiniora.

Meloda mikroniza s CGH izgleda da je prevazišla metafazni CGH.

A/llKRONiZ Sft CGH (M iCROARREY CGH)

Citogenetske lehnike su tradicionalno bazira'ne na mikroskop skim analizama. Ipak, sve veća upotreba m\croarray tebnoJo- gije takode ima značajan micaj na razvoj citogenetike. lako je miki'oniz. CGH ineloda m olekularne biologije, ona je uvršlena u ovaj odeljak zato što je potekla od metafazog CGH, a korisli se za odrcdivanie slrukture hrom ozom a.

U CGH m ikronizn takooe se koristi hibridizacija pacijcn- tove i referentne DNK, ali su m etafazni hrom ozom i zamenjeni vclikim brojcm DNK sekvenci vezanih za slaklene pločice (slika 3.15). CiJjne DNK sekvence mogu biti m apirani klonovi (ycasl artificial chromozome - YAC (veštački hrom ozom kvasca) bar- terial artificial chromosome - BAC, bakterijski vcštački liroinozom, Pl - derived artificial chminozome - PAC ili kozmid), kaoi oligonukJcotidi. O ni se postavijaju na mikroslcopske pločicci koriste se automati da se dobije milcroniz u liome svaka ciljna DNK ima posebno mesto. Posle liibridizacije, ispiranjem se uklanja rievezana DNK i kompjuf.erskim program om se meri

HROMO/'O.Vil i ĐE06ACCLUE

relativjii nivo (luoresccncijc. Mognći su nizovi od 30.000 mapi- ranih klonova koji se preldapaju (jedan klon po megabazi), ali najbolja rezoiucija se posliže sa oligonukieolidnirn nizovima koji mogu ohuhvalati ćak 500.000 uzoraka.

Prim ena CGH m ikroniza je u i u citogcnetici kancera za otkrivanje bilo kog tipa dupiikacije ili dclecije, uključujući i ot- k rivanjesuplelom ernih delecija kod pacijenala s neobjašnjivim intelektualnim poremećajima. CGH mikroniz je bif.a i senziti- vnija m clođa od konvencionalne analize m ctafaznihhroraozo- ma. Koristi se za idcntifikaciju konstitucionalnih poremcćaja {sa izužetkom balansirane translokacije) i možc da zaincni konvencionalno forniiranje kariolipa ako i kada sc Iroškovi te mfilode smanje.

Oznaka Objašnjenje

P Kratki krak

<? Đugi krak

cen Centromera

del Oelecij3;npr.06.XXdel(l)(q21)

dup Duplikscija; npr. 46.XY.dup()3)(ql'l)

tlQ Lomljivo mesio

i l2ohrom07oiTi: npr 46,X.i(Xq)

inv . • Inverzija: npr. 46XXjnv(9)(pl 2q12)

Ish tnsituhibridizacija

i Prsten (rihg): npr. 46XX.r(2-l)

t Translohcija; npr. -46XY t(2:4)(q21 :q21)

lei l<raj iii 2avršetak;.npr. vrh kraka, npr. p tei ili gter

/ Mozaicizam; npr. 46.XW7.XXY

•i- ili - Mekad se koilste u tekstu 23 krak hfoniozorna da bi seukaz3lo n a riuplikaciju ili gu b itak d e la to g h ro m o zo m a; 1 npr. 46J<Y.5p-

sa 46,XY,t(2;4)(p23;q25) ukazuje na m uškarca s recipročnom translokacijom koja ukijućuje kratki krak hrom ozom a 2, region 2 traku 3 i đugački krak hrom ozom a 4, region 2 traka 5.

Taj sistcm nom enklature hrom ozom a proširen je da bi se uključili rezultati dobijeni FISH ispitivanjima. Na prim er, kariolip označen 46XX.ish del(15)(ql 12q 11,2)(D15S10-) odnosi se na ženu s m ikrodelecijom na 15ql 1.2 koja je iđentifikova- na analizom in situ Jiibridizacije za koju jc korišćcna proba za D15S10 lokus (D)5S10=DNK izhrom ozom a 15 na lokusu 10). Ta osoba ima iii Prader-W il)ijev ili A ngdm anov sindrom , koji suopisani u poglavlju 1R.

N O M g M K LA T U R A HRO&1 0 Z 0 M A

Radi lakšeg izučavanja, svaki hrom ozom ski kj.ik je podeljen u regione, a svaki region na trake koje su num erisane polaze- ći uvek od centrom ere ka krajevima hrom ozom a (slika 3.16). Odredena m esta na hrom ozom u obcležavaju se hrom ozom - skim brojem, krakovi se označavaju sa p ili q i podelieni su na rcgione i trake (npr. )5q l2). Nekada se reč region preskaće, tako da se 15ql2 odnosi na traku 12 na dugom kraku hrom o- zoma 15.

Skraćeni sistem obcležavanja koristi sc da bi se opisale hromozomske abnorm alnosti (tabela 3.2). Normalan muški i žen- ski kariotip obično se obclcžava kao46,XY i 46,XX. M uškaracs Downovim sindrom om koji je rezultat triz.omije 21 bićc pred- stavljen kao 47,XY,+21, dok će žena s delccijoro na kratkom kraku iednog od hrom ozom a broj 5 (cri du chc.t sindrom ; str. 264) bili predstavljena kao 46,XX,del(5p). lirom ozom označen

D E O B A Ć E U ir ;

M IT O Z A

Zigot čoveka sastoji od jedne ćelije koja prolazi br/.u tleobu, pri čemu nastaje zreo organizam koji poscdtije otprilike 1 x lO1,1 ćdija. U najvećem broju organa i tkiva, kao što sti koštana srž i koža, ćelije nastavljaju da se dele tokoro celog života. Proces deobe somatskih ćelija u toku koje se deli i jedro naziva se rm'- tozn. Za vrem e mitoze, svalci liromozoin se podeli na dve ćejkc hrom atide, a svaka od njili zatim prelazi u ćerk\j ćeliju. Samiro tim, broj hrojnozom a u jedru ostaje neprom enjen.

Pre ncgo što ćelija ude u proces mitoze, svaki hrom ozom je giaden od dve identične seslrinske brom atide, naslale replikacijom DNK koja se odigiava za vreme S faze č.elijskog cikiusa (str. 41). Miloza je proces tokom kojeg sc scsfrinske lirom atide razdvajaju i prelazc u novonastale ćcrkc ćeliie.

S lika 3 .13M etod om k om psrativne g en o in sk e hibridizacije (CGl!) uočavaju

se regioni amplifikacije g en a i redukcije (delecije) kod DNK

tum ora. DAPI -d iam id inofen ilindol; l-ITC - fluorescein izotiocijanat

(Ijubaznošću dr Petera l.ir.hteia, G eim an Cancer Research Centei.

Heidelfcerg an d Applied Imagining).

ilROM OŽOM Ii DEOBA tEL IJE '

B ' | o c H r o m o z o m i S ? " “ "

□ I H pl0ČiC89 i U i’ - Q “S' • o.sa?5iu!iij I ■ 5 1 R i b P S Y|i . ,

H | g . Q ^ toof

1 ' n ^ t 2 11 17 3T oi'14 r n-

1 1 -1 | : 8 i j i l g III 8 II 0 1 b 4 iR |[ 5 | ! | V j | |H S | | ;g I | I |

b $ B y 1 ')■! " Ui J I h i P J i5 I1---15 . . 7 l l - i s |_8 I)= lš 9 n-IB^ 10 ' m-17 1 1 n - i 4 12 n»1 G

•••» O -j\S |

P i' ® ,if ! 2 ]'§!• ! _fi | i 4 i i Ui u it g A gB ■ u • g ff ^ ^ g žp Q |13 11-18 14 n=1 S ~5 11-18 “ B *''"n"16 17 tl=V s" * 18 I1-17 ' | i i

e J/t' i o . % ® i •<* i q | ri | ! ■ \ ‘r

B 1li ! B H i \k § (VI. d 1 I B ii;b a i § x B 4 H i i s rw i B mIf l 1 ■ 211 I1.-1R 21 n-15 72 V n-7 X n-7

■ ‘io :5, 'i 4

Oclnos CGH profila prema CGH analizam a na slici 3 .1 3 . Veriikalne linijc uz svaki h rom ozom pokazuju fluorescentni o p s e g od 0,S d o

izinedu proba i kontrolnc DNK (Ijubaznosću dr Petera Lichtera. Gcrm an Cancer fiesearch C eniei. Heidelberg an d A pplied Imacjing).

Konvcncionalna CGH

I !

Hibridi2acija i analiza

Mikroniz - CGH

1.5------------------------------------------ ----------- -----------------

S 0 .5 -------------------------- — ■ ---------------------- — -------- £ 0 - ^ - " — ------- > . .-----g>_05?3..................................

-1 . ---------------------------------------------------------

-15------------ -------------------------.2 J------------------------------------------------

Rastojanje baznih parovo u milionima

S lik a 3 .1 5

Poređenje k onvencionaine CGH i

mikroniz - C6H. O be tehnike obuhvataju

hibridizatiju različilo ob e ležen ih DNK

- norm alne i pacijentove, ali u prvoj

se ispituju m etafazni hroimozomi, a li

drugoj mikronizovi. Kezultati pokazuju

dpleciju na hrom o2c m u 10q i deieciju

tri klona na n izu l-M b bakteiijskog

veštačk og Ivom ozom a (BAC). (Rezultati

CGH rnikroniza dobijcni Ijubaznošću dr

John Barbei. N ationsl G enetics Reference

Laboratiiy W essex, Salisbury).

HRO M 0ŽO M IIDFO BA ĆELiJE

2 2 j m .ssri

x p — i - i m m-.!«S

m ; •■*$i i

1 .2 P ^* , . . . . . . . . . p J g j

2 .■3 m m4 '

5 g : f g

6

7 P i ;vSi

3 ^ ___ y

Kratki I ducji kraci h rom ozom a X, p odeljen i na reg ion e i trake

•gtj. ./4

Centriole------------ —e.-. **

Jedarce ------------( - | f | | j In.erfaza

Celijska inem brana------------

Bipolarno v lak n o__________/ vvretena " Z S X

I '& ___ ^ i \

Centromera-------------\ ^ Pr° f3Za

/ v( •" )

Vreteno----------- 0 Metafa2a

f^/^\^ § 7 Anafaza

-- ( S ? .) ) Telofaza' ' - 3 y

Mifoza je kontinuirani proces koji obično ti'aje 1-2 sata, ali je radi prcglednosti podeljen u pet različitih faza. To su: profaza, prom etafaza, metafaza, anafaza i telofaza (slika 3.17).

Profaza

Na sarnom početloi profaze hrom ozoinj se kondenzuiu i poči- nje <la se fbrm ira m itotsko deobno vreteno. U svakoj ćeliji se form iraju dve centriok, od kojih se pružaju mila"otubule, dok se kreću prcnia suprotm m polovim a ćelije.

Prometafaza

Za vrcmc prometafaze, jedarna m em brana iščezava, što omo- gućuje da se hrom ozom i raspršc po ćeliji. Svaki hrom ozom se svojom centrom erom vezuje za m ikrolubule m itotskog vretena.

'HS» W|nšSš j.

>s&£^ Ćerke ćelije

i j f t ) ( A )\ ^ w y \ ^ m ? y

Slika 3.17 l-a2c m ito2e

Anafaza

U anafazi se centrom era svakog hrornozom a uzdnžno podeli i dvc ćerke hrom atkle sc razdvajaju i kreću ka suprotn im polovima ćelije.

fVletafaza

U m ctnfazi brom ozonii se postavljaju u ekvotoriialnu ravan ć.clijc. Svaki hrornozom je povezan s centriolaina preko m ikro- tubula i form ira se deobno vrcteno. U tom trenutku hrom ozo- mi su m aksim alno kontrahovani, pa saniim tim i najvidljiviji. Svaki hrom ozom ima oblik slova X je r se hrom atide svakog hrom ozom a uzdužno razdvajaju, ali ostaju vczane za ccntro- m eru, koja još nije ušla u proccs (lcobc.

Telofaza

U stadijum u telofaze, hrom atide imaju form n nczavisnih hromozoma koji sc sastojc- od jedne dvostrukc zavojnicc DNK. Ti nezavisni hrom ozom i se razdvajaju u dve odvojene grupe, koje se okružuju novom jcdarnom m em branom . Čelijska ciloplaz- ma sc takode deli (ciiokineza), što dovodi do form iranja dve nove ćerke ćelije, od kojih svaka sadrži kom pletan diploidni hromozomski komplcmcnl.

HROMOZOMI I.DEOBA ĆliLlJE

Ć EI- lJS K i C IK L U S

Pcriođ i2m eđu dve uzastopne i-nito?.e ?.ove se interfaza ćelij- skog cikiusa (slika 3.18), koja traje izm edu 16 i 24 sata. Inter- faza počinje G, (G = gap/prekiđ) fazom u toku koje hrom o- zomi postaju tanki j izduieni. Ta faža ciklusa varira n dužini i odgovorna je za varijađje u vrem enu nastajanja različitih ćclijskih populacija. Čelije koje prestanu da se dele, kao neu- roni, obično m intjtt u toj fazi, to jest ttlaze u neciklično stanje poznato kao G„.

l’osle G, faze sledi S faza (S = sinteza), kada počinje replikacija DNK i hrom atin u svakom hrom ozom u se udvaja. Tako nastaju dve hrom atide koje svakom hrom ozom u daju karak- terističnu X konfiguraciju. Proces DNK replikacije počinje na više mcšta na hrom o2om u (str. 13).

Rcplikacija hom olognih parova hrom ozom a obično teče sinhrono. Ipak, jedan od hrom ozom a X uvek kasni ti replikaci- ji. T oje inaktivni hrom ozom X (str. 98) koji form ira pulni hro- mntin ili Bdrovo telo, kojc sc može vjdeti u som atskim ćclijama žena u toku interfazc. Ovo jc ranijc bio osnov za inače neza- dovoJjavajući m etod odredivanja pola, pri čemu su korišćene ćeliie đobijene brisom mukoze usta.

inlerfaza se završava relativno kratkoni G; fazoin, u toku koje hrom ozom i počinju da se kondenzujn i priprcm aju zaslc- dcću mitozu.

'A H O Z l k

Mejoza je proces deobe ćeJije koji se đešava za vreme poslednjih stadijum a form iranja gaineta. Giavne razlike izniedu mejoze i mitoze su:

1. U toku mitoze svaka ćerka ćeiija zadržava diploidan broj hromozoma ('16). Za vrem e mejoze diploidan broj hrom ozom a rcdukuje se na poJovinvi, tako da svaki gairiet dobija haploidan broj hrom ozom a (23).

2. Mitoza sc odigrava n somatskjm ćelijama kao'i na počet- ku procesa formiranja gameta Mejoza se javlja sam o priiikom /.avršnih dcoba u sazrevanju gameta.

3. Mitoza jc kontinuirani proces, dok se tokom mejozc odvi- jaju dve ćelijske deobe'koje su poznate kao mejoza 1 i mejoza II. Svaki od ta dva procesa možc se podeiiti na profazu, metafazu, anafazu i telofazu, kao i u inilozi (slika 3.19).

svflejoza I

Mejoza I se može nazvati redukciona deoba je rse u toku mejozc J broj hrom ozom a redukuje na polovinu.

hofctza I

Hromozomi ulaze u taj stadijum s po dve hrom atidc povezane : :ntromerom. liom ologni hrom ozom i hrom atida, sa iznzet- "in hrom ozom a X i Y kod muškaraco, razmenjnju homologne

:i-'gmente izmedu nesestrinskih hrom atida, što znači izmedu ■■akog para hom olognih hromozoma. Razmena hom olognih

gmenaia izmedu hroniatida dešava se kao rezultat procesa . iznatog kao krosing-over ili rekombiitacijn. Značaj krosing-

Slika 3.1 Sfazo ćelijskog ciklusa. G, i G, su prva i poslednja faza interfaze. S je

faza replikocijc DNK. M -'m itoza .

overa n anali2amn. vezanosti i izraćunavanju rizilca biće razma- tran kasnije (str. 130, 336).

Kod mužkaraca, z i vreme profaze 1 sparuju se homoJogni segmenti hrom ozom a X i Y na krajcvima kratkih krakova i taj deo svakog hrom ozom a naziva se pseudoautozomalni region (str. 112).

Profaza mejoze I je relativno dugačka i mo'/.c sc pođeliti na pct stadijuma.

t.i'plotcnHiomozoirii postaju vidljivi jcr počinju da se kondenzuju.

ZigotenHomologni hrom ozom i se postavljaju direktnojedan uz drtigj, u procesu koji se nazjva sinapsiranje i držc sc zajedno u ne- kolilco tačaka prelco filamcntoznih struktura koje se nazivaju sinaptički kompleksi.

PahitenParovj hom olognjh hrom ozom a, tj. bivalcnli, jako se spirali- zuju. U tom stadijumu, a u procesu koji se zove krosing-ovcr, dolazi do razmene DNK izmedu dclova hrom alida homolognih hromozoma.

D iplotcnU toj fazi homologni rekombinovani hrom ozom i počiiiju da se razdvajaju, ali osLaju povezani na mestima gde se odigrao krosing-over, a lcoja se zovu hijazme. U proseku, mali, sređ- nji i veliki Inomozomi imajn jednu, odnosno dve, odnosno tri hijazmc, što čini ukupno oko 40 rekombinacija po mejozi u svakom gainelu.

Nova ćelija ulazi u ciklus

Iziazakiz ,—^jSr m, X? ©/ T f s <ćel'iese(G 2 ) t e ^ \ ^ n e deleT^ \

g ||j čelijski ciklus ;- • /£ y f| s | J (ćelije u deobi) - / S . j ^ ~ '~ ****

Iziazak iz ćelijskog ciklusa

(ćelije se ne dele)

delijski ciklus (ćeiije u deobi)

Hltt/vlOŽOMI i DEOBA CELIJt

Rani p oh iten Kasni pahiten

jš iš jlif N 1 > ' jf f \ v ~ ' " $ M ~2aS" H k .g g g ' f c p k

L ep ioten | k Dijakineza

I I m 9 » % « • * »J K g ^ ^ i r . I k ^ JH li ^ i t e s # ® Profaza 1 i t e f e a s s S ž t f ^ i

• • ' . \ j ! f c P ■ & ) M etafaza l

f ^ J A

/ * ^ \ \ * * $ - đj ( / f * f t \ ~^~-i A nafoza I

K W i C NV ^ $ ,r ~ * \v </ w-»>

P / \ ^ - v T '\./ ? r t \

■'•--------------------- '' \ . 7 r-j'i M etafaza II\ ; - "•¥

d x r 3 N \ / ? - t N\ j / ""■ x ^ :,\ A nafaza II

\ r \ y f - 7V ______-" \ s • / - -

i 'V 1 f ^ I ! ' ; I { ”"'" ")! ^ ii\ : ../ v .j v ,/’ v" y

42 l-aze mejo7<?

DijakiBCzaRazdvajanje hom olognih hrom ozom skih parova se nastavlja, a hromozomi postaju maksimalno kondenzovani, pa se hijazme dobro nočavaju.

Metafaza I

Jedama m erabrana išiezava, a hrom ozom i se kao bivalenti po- slavljaju u ekvalorijalnu ravan ćelije, gde sc vezuju za dcobno vreteno kao u melafazi miloze.

Anafaza I

Kontrakcijama niti dcobnog vretena, ćlanovi homolognog para bromozoma se povlače na suprotne polove ćelije.

Telofaza I

Svaki set haploidnih hrom ozom a sada je polpuno razdvoien i nalazi sc na suprotnim polovima ćclijc koja se deli u dve ćerkc ćelijc, koje se nazivaju sckunđarne spermatociie ili oocite.

M ejoza II

Taj pror.es je u suštini isti kao mitoza. Svaki hrnm ozom , koji sadrži dve hiom aiide, poslavlja se dužekvatorijalne caviii i deli se iongitudinalno, što če dovesli do form iranja dvc nove ćcrkc čelije, tj. sperm atida iJi jajne ćelije i polocile.

Posledice mejoze

Kada se uzme u obzir reprodukcija i održavanje vrste, mejoza ima dva giavna cilja. Prv’o, omogućava da se diploidni broj hromozoma redukuje (ako da dete dobije polovinu svog hro- mozomskog komplementa od svakog roditelja. Drugo, daje izvanredan potencijal za genetičku raznovrsnosl. To sc postiže na dva r.ačina:

!. Kada se bivalenti razdvoje za vrem e anafaze mejoze I, oni deluju potpuno nezavisno jedni od drugih. To se poklapa s Mendeiovim trećim zakonom (slr. 5). Stoga, svaki gamel đobi- ja selekciju roditeljskih hrom ozom a, a mogućnosi da bilo l«jja dva gamcta istc osobe dobiju potpuno istc hrom ozom e iznosi iedan u 27-’ ili otprilike jedan u osam miliona.

2. Kao rcznitat krosing-ovcra, svaka hrom atida obično sadr/.i dclove DNK koji potiču od oba roditeljsks homologna liromozoma. Tri ili više segmenala u velikim hromozomimn naslcduju se naizmenično od oba roditelja, pa je mogućnosl da jedan od dva gam eta ima iđenličan genom neobično ma!a. Ta disperzija DNK u različtte gamete ponekad sc naziva „gcne mvffling" - mešanje gena.

oces gam ctogcneze se vcoma razlikujc kod m uškaraca i <na (tabela 3.3). PosJedica lih razlika jesu sasvim razlićitc

kiiničke konsekvence ako naslane greška tokorn redukcione deobe.

O O G E N E Z A

Zrcla jajna ćcJija nastajc iz oogonije lokom kompleksnog ciklusa preko niza et3pa. Oogonije nnstaju iz prvobitnih germi- nativnih ćelija tokom procesa koji prolazi od 20 do 30 mitoza koje se dešavaju već u prvim meseciina razvoja embriona. Po završelku cmbriogcnezc, u trećem mcsccu inlrauterinog ži- vota, oogonijc sazrcvaju u p rim arnc oocite koje zatim ulazc u proces mejoze. Na rodenju sve p rim arne oocite ulaze u fazu mirovanja, koja se naziva iliktioten. One. ostaju it toj fazi do ovuiacije. Tada se mejoza J završava i fonnira se jedna sekuo- darna oocita, koja dobija veći deo citoplazme. Druga ćcrka će- lija iz mejoze I sadrži krupno jedro i naziva se polarno telo. Zatim počinje mejoza II, u toku koje može doći do oplođenjs. U mejozi II formiraće se sledeće polarno telo (slika 3.20).

Jvloguće je da veoma dug interval izmcdu početka mcjoze i evcnlualnog završetka, čak 50 godina kasnije, utiče na već dobro dokum entovanu pojavu povećane incidence hromozomskih ahnorm alnosli Itoje. se javljaju kod starijih majlđ (str. '16). Akumulacija tzv. „efekta briga i suza" na prim arnu oocitu za vreme diklioiena verovatno oštcćujc ćclijsko vretcno i mcha- iiizme zo reparaciju, što slvara predispoziciju za nerazdvajanje hrom ozom a (srr. 3 6).

SPERMAT06EMEZA

Suprotno oogene2 i, sperm atogeneza je relativno brz proces koji traje 60-65 dana. U pubcrtetu , sperm atogonija lcoja je vcć prošJa oko 30 mitoza, sazreva u prim arnu spennalod tu koja ulazi u proces inejozc 1, poslc koje nastaju haploidnc sekundarne spermatocite. O ne zatim uJaze u mejoze II i fonniraju se sperm atide, koje se diferenciraju u zrcJe sperm atozoide bez dalje deobe ćelija. U svakom ejakulatu nalazi sc od 100 do 200 m iliona spcrmatozoida.

Spermatogeneza je kontinuirani proces koji proJazi m nogo mitoza, vcrovatno č a k 20-25 u toku jedne godine, pase sm atra da su zreii sperm atozoidi čoveka koji ima 50 godina ili slarijeg, mogli proći kroz nckoliko stotina mitoza. Starost oca uliče na

T abela 3 .3 Razlike u g a m e t o g e n e z i k od m u šk araca i

zena

Muškarcl Žene

Foćeiak Pubertel Rani život embriona

Trajanjc f.0-65dana 10 .‘iOgcđina

8roj miloza pii 30-500foimiranju gameta

Broj gam ets po četiii spermatidemejozi

Rmjgameta 100-200 milliona po 1 jajna ćelija poejakulatu menstruslnom

ciklusu

20-30

jajna ćelija + 3 polaina tela

■Hi'OMjŽbMi i f E C B A CE1.IJE

nastanak novih dom inan tn ih mutacija koje se javijaju kao po- sletiica greSaka na kopijatna DNK tokom mitoze.

H R O M O Z O i V i S K E A B E R A C U E

Specifićni porem ećaji koji su poslcđica Jirom ozom skih aberacija biće razm atran i n poglavlju 18- U ovom delu ograni- ćićemo se na prikaz različitih tipova aberacija koje se m ogu pojaviti. O ne se m ogu podeiiti na mimeričlce i stukturne, a postoji i treća kategorija u slllćajevima u kojim a postoje ra- zličite hrom ozom ske konslitucije-u dve ili više ćelijskih linija (okvir 3.1).

NUMERIČKE ABERACIJE

Posloje dve grupe num cričkih aberacija: gubljenje iii sticanje jednog ili više hrom ozom a. naziva se nneuploidijn, a sticanje jcdnog kom pJetnog haploidnog kom plem enta ili više njih naziva se poliploidija. M onozomija predstavlja gnbitak sam o

jednog hrom ozom a. Višak jednog ili dva hom ologna hrom o- zoma označava se kao trizomija ili tetrazomija.

Trizomija

A kopostoji hroinozom više io se naziva trizomija. Najveći broj slućaje.va Downovog sindrom a javlja se kao posiedica prisn- stva dodatnog hrom ozom a 21 i zbog toga se taj sindrom čcsto naziva trizomija 21. Druge Irizomijc autozoma kom patibilne s preživljavanjem jcsu Patau sindrom (trizoinija 13) (str. 26'1) i Edwardsov sindrom (trizomija 18) (slr. 264). Većina drugih trizomija autozoma izaziva ranc pobačaje, od kojih je naročito čcsta-trizomija 1.6, koja dovodi do pobačaja tt prva tri meseca trudnoće. Postojanje dodatnog polnog hrom ozom a (X ili Y) ima sam o blag fcnotipski efckat (str. 99).

Trizomija 21 je obično izazvana grcškom pri razdvajanju liom olognog hrom ozoniskog para majke za vrem e anafaze u soku mejoze I. Greškom, bivalcnti mogn da se ne razdvoje, što se i naziva ne.raztlvajar.je. Rcdc, trizomija m ože hiti posledica nerazdvajanja koje sc javlja tokojn mcjozc II je r se par scstrinskih hrom atida nc razdvajn. U oba slučaja ganiet

KfcSV

i2M' Q . i ©8 / 'V ItŽi / \ 2

/ \ s / \ Ii _ / \ I / \| 0 | W i| y \ / ^ Oogonija jiS SpermatOgonM \ f ^i! g ■?, r ' i s=ff / \ \ a« / \ / <} 2; / \ / \( \ / • fir $ \ l ■- 5>: _S \ ,C \ / Tj i- *

I [S © C i ) Ž i ( ( * > } (£ n ) \2 n ) pI / \ ^ / " \ ' " |« Embnonska faza / \ žfe / \ 0

/ \ / \ |

isj Felalna fa2a / \ ;.{=.• / \ I

i © ©ssr # sp^s® 0 puber,dL?,ođenie / \ ' r\p~ / v / \ 1 |1 Ovuhdfo / \ Diayoten jgf / \ g §

/ \ / \ I I

I ( 5Sekundarnaoocito

6 đ ) Polarno telo

Oogeneza

Spermatozoid g

( 2 n ) z ig o t

©+0 \Ziyot ( /<•) ■

Spcrmatozoidi

SperrnaUtffensz.i

h .2 0

r.i«? o o u e n e z e i sp erm a to g en eze . n-haploickn. .brci

I iriOMpzdf/l- :'.b0B^ĆEiiij5;:

Okvir 3.1 Tipovi hrcniozom skih aberacija

KumeričkeAneupioidija

MonozomijaTrizomijaTeira2omija

PolipbidijaTriploidijaTetraploidija

StrukturneTranstokacije

Recipiočnc Robertsonove

Delecije insercije Inverrije

Paracentrične Pericentričnc-

f'isrensii- ring hromo?oiro I2ohromo2omi

Različite će lijike linijeMozaici2amHimeiizam

dobija <)va homologna iirojnozom a (riizonuja) i ako đođe do oplođenja, javlja sc Irizomičan zam etak (slika 3.21).

Poreklo nerazdvajanja

Posledjce nerazdvajanja različitih hromozoma u mejozi J i mejozi II nadene su tt gametama. Zliog grešlce ti mejozi I gameti će sadržati oba homologa jednog hrom ozom skog para. Suprolno lome, ako tokom mejoze II ne dođe <!o razclvajanja, u gamelu će sc naći dve kopije jednog hom ologa iz hromcv/.omskog para. Korisćenjem DNK m arkera pokazano je da većina dece s tri- ’.omiiojn auto /om a nasleđuje dodatni hroniozoui kao rezuJtat ncrazcivajanja koje se javija za vrcm e mcjoze I ili mejoze II kod niajke (tabela 3.<l).

Ncrazdvajanje se može javiti za vreme mitoze tokom ranih faza n razviću zigota. To će dovcsti <!o prisustva dve i)i više različitih ćelijskih liniia, a to je fenomen koji se naziva mozaicizam (slr. 52).

Uzrok nerazdvajanja

Uzrok Jierazclvfljana još Jiijc dobro poznat. Smatra sc da je proces starenja prim arne oocite, koja ostaje u periodu privremene neaktivnosti i do 50 godina, jed n o o d mogućih ohjašnjenja (str 44). To se bazira na dobio dokuinenlovanoj činjenici da pnstoji povczanost odinaklib godina majke s povećanom incidencom rađanja dece s Dov,'novim sindrom om (iabe!a'18.4). Zapažcno jeda starost majke ima uticaja i na pojavu trizomije 13 i 18.

Ne zna se kalco niti zašto godine majkcizazivaju nerazdvajanje, iako su islraživaiija pokazala da odsustvo rekombinacija u rnofazi m cjozc) utičc na pojavu nerazdvajanja. Nijc iznenađu- iuće da su hijazm e lcojc se forniiraju poslc rekombinacije odgo- •.■orne za povezanost parova hom olognih bromozoma, sve dok

se hromozomi ne razdvoje u dtjakinczi (analizi I -prim . red.) Verovatno grcška u form iranju hijazm i dozvoljava svakom ho- molognom paru da se prerano razdvoji i zatim nasum ično ode u ćerke ćelije. Kod žena se krosing-over dešava pre rođenja, a proces nerazdvajanja od 15 do 50 godina kasnije. To ukazuje na najmanje dva faktora koji izazivaju nerazdvajanje: ođsustvo lcjosing-overa izm edu homolognil) hrom ozoina u ovarijumu za vrcme fctalnog života i poi'emcćaja prilikom form iranja deobnog vretena nmogo godina kasnijc.

Drugo moguće objašnjenje je da kođ majki u odniaklim godinama i s povećanim rizikom od trizoroije autozom a, prc- življavanje trizomičnih em briona može biti rezultal sm anjene „imunološke kompetencije". Pouzdani podaci za tu tcoriju su malobiojni.

Drugi faklori koji bi mogli bili nzrok nerazclvajanja jesu radijacija i odloženo oplodenje po.sle ovulacije. Kod životinja jc dokazano da povećana učestalost aneuploidnili euibriona može biti rezultat produžcnog intervala izm cđu ovnlacije i oplodenja. Ta ćinjenica objašnjava vczu izm eđu godina roajke i Downovog sindrom a jer sa starenjem polni odnosi postaju redi, što pogoduje odloženom oploctenju. Ipak, ima podataka koji ukaztiju na to da jc kod nckih vrsla, kao što je Drosophila, nerazdvajanje pod genetičkom kontrolom. 'l'a činjcnica objaš- jijava slučajeve trizomije koji se javljajti u nekim porodicam a koje su predispoiiirane za ponovno ucrazdvajanje.

Monozomija

Odsustvo jednog hrom ozom a naziva sc m onozom ija. M onozomija autozoma je skoro uvck inkompatibilna s preživljava- njem do porođaja. Nedostatak hrom ozom a X ili Y dovodi do nastanka kariotipa 45,X koji iza2 iva Turnerov sindrom (str. 272).

Kao i trizojnija, tako i m onozomija može bi’i posledica ne- razdvajaoja u mejozi. Ako jcdan gamet p rim i dvc kopije homolognih hrom ozom a (dizomija), pri toine odgovarajući drugi gamet uopšle neće imati kopiju istog hrom ozom a (rmliznmija). Uzrok monozomije može biti i gubljenje hrom ozoina u toku njegovog kretanja ka polu ćelije 2a vreme anafaze, šlo sc uaziva anafazno zaostajanje.

Tabela 3.4 Greške u mejozi kod roditelja koje vode aneuplbdiji

H rom ozom ske abnorm alnosti Otac(%) Majka(%)

Trizomija 13 IS 85

Tri2omija 18 10 90

Triromija 21 5 95

45.X 80 20

47. XXX 5 95

-17 XXY -15 55

17. XYY 100 0

® ® ®j \ Nerozth'ojonje j \

( ! ) © 0 0 © © ai r\ /I \ [\

| | ^ | [ ^ ^ Nermclvaj^e

Mejoza I

Mejoza II

Normalni monozomični gameti Dizomični gameti Nulizomičnigameti Dizomičan Nulizomičan Normalnigam et gam et m onozomični gameti

S lilca 3 ./ .1

Razdvajanje para hrom ozoniđ u rnejozi: A norm olna iiiejo?a, B ner02dvajanje u rnejozi I, C nerazdvajanje u m ejozi li

Poliploiđija

Polipioidne ćelije sadrže višestruki um nožak celih hapioidnih setova hrom ozom a, kao 69, triploidija ili 92, tetraploidiji). Kod čoveka, tripioidiia se može potvrdiri reiativno česlo i to sam o u matcrijnlu ispitanom posle spontanih pobačaja, jer je preživlja- vanje posle poiovine tnu inoće rctko. Samo nekoliko tripioida je doživcio rodcnjc i svi sn umrli odm ah posic rođenja.

Uzrok triploidije može biti u grešci tokom sazrevanja jajne ćeiije ili sperm atozoida tokom mejoze, koja na prim er vodiza- di-žavanju poiarnog lela iii form iranju dipioidnog sperm stozo- ida. U irok inože bili i oplođenje jajne ćelijc s dva sperm atozoida, što se zove dispermija. Kacia triploidija potičc od prisustva dodatnog para očcvih hrom ozom a, placenta jc obično nateče- no s hidatjdiform nim prom enaina (str. 96). Suprotno, ako je triploidija rczuitat dodatnog para hromov.oma majke, placenla je obično raala. Triploidija dovodi do ranih spontanih pobn- čaja (slika 3.22). Činjenica da razlike izmedu triploidija koje potičn od oca ili od mnjke ukazujn na značajan „cpigenetički efekat" ili „efekat koji potičc od roditelja” na gcnom čoveka. Ovo će biti razm atrano detaljnije u pogiavlju 6.

STR UKTU Rm ABERACUE

Aberacije u stn ik tu ri hrom ozom a javijaju se kao j>osJeilica prekida hrom ozom a, posle čega se oni nekati ponovo spajaju, a!i na dnigačiji način.

Ove aberacije mogu biti baiansirane ili ncbalansirane. Ako dodc do baiansirane aberacije, brom ozom ski kom plem cnt je

kompIeUm, što znaći da nem a ni gubitka n i viška naslednog materijala. Samim tim balansirane aberacije su generalno manjc štctne, sa izuzetkom retkih slučajeva kod kojih se pri prekjdu oštećuje funkcionalno značajan gen. Ipak, nosioci baiansirane aberacije su često pod rizikom đa dobijti decu s ne- baliinsiranom hrom ozom skim koinplenienlom .

Kada je aberacija hrom ozom a nebalansirana, hroinozom ski komplcment sadrži prom enjem i količinu hrom ozom skog ma lerijaia i klinički efekti su obično ozbiljni.

Transiokacije

Translokacije se odnose na prenos genetskog materijaia s jcdnog hrom ozom a na drugi. Recipročne translokacije sc javljaju ako postoji razm ena izm edu dva hrom ozom a, segmcnti se iz- mcnjuju i formiraju se dva nova hrom ozom a. Rooerlsonova translokacija jc tip recipročne translokacije izm cđu dva akro- centrična hrom ozom a kod koje su m esta razm ene na centro- meri jii bljzu nje (slika 3.23).

Recipročne translokacije

Kod recipročnib translokacija dolazi do prckida na najm a- nje dva hroroozom a, a zatim do razm ene njihovih fragme- nata. Obično broj hrom ozom a ostaje 46 i ako su razmenje- ni fragmenti otprilike iste velićine, translokađja se može otkriti samo detaljnim ispitivanjem hrom ozom skih traka j)i FISH m ctodom (siika 3 .1)). Uopšteno govorcći, rccipročnc transiokacije su spccifične za odredem i familiju, mada sc iz

iliiO^ZOM!

!< H . u Robertsonova p> n

I I ( r ^ i j I ( 4 ) « ¥' ” 2 3 “'4 ‘ 5“ ' .m , m

1? $ iii m m m iii b l\ A6 7 * 8 9' 10 11 12 *

ReciproČna

i i i *5# m 1 [1 c\ n r\ n' 13 " 1 S " ~1® 17 ’ 18 \ // \\ l \lw \\ //

« a v * . [ l l " / A t ...... / n \ '” n \\ k19 20 21 22 x y y [ j \ \ (J \) § y

Slika 3.22Katiotip koji pokazujfi Iriploidiju d ob ijen 'a malerijala p osle S i ik a 3,23spon tan og pobačaja Tipovi translokacija

nepoznatih razloga rctalivno čcsto javija balansirana reciproč- na translokacija Uoja zahvata dugačke krakc hrom ozom a ) 1 i 22. Recipročna translokacija sc javijn otpriiikc u jednom od pet stotina shičajeva.

Razdvajanje u m ejoziZnačaj balansiranc recipročne lranslokacije zavisi od proccsa tokom mejoze, kada se razdvajaju iiromozomi, što m ože dovcsti do vdikih hromozomskili poremečaja. Te prom ene izazivaju prevrem encprekide trndnoće iii radanje decc s raziičitim anc- malijama. Probiemi se javljaju tokom mejoze jer hromoz.omi koji učcstvujti 0 translokadji ne m ogu norm alno da sc sparujti i da formiraju bivalente. Umesto toga, oni form iraju slrokturu poznatu k ao pahitenski kmdrivulcrtl - sparuju se četiri hromo- zoinn, dva m rm alna i dva s translokacijom (slika 3.24). Ovde je inačajno da se u kvadrivalenlu sparuju hom ologui regioni svakog hrom ozom a.

Razdvajanje 2 :2 . Razdvajanje hrom ozom a iz kvadrivaicnta u toku posJednjih stadijum a mejoze I, dešava se na više razli- čitih načina (tabeia 3.5). Ako se aiternativninesusedni hrom o- zoini razdvoje n gamete, svaki gam et če im ati norm alan i!i ba- liinsirani haploidnt kom pleinenl (slika 3.25). Posle oplodenja, cmbrion ćc u tom slučaju ili imati norm alne hrom ozom e ili će imati balansiranu translokaciju. Ako pak suscdni liromozomi jiredu zajcdno u gametu, nastaju gameli koji nosc nebaiansj- rani hrom ozom ski kom plem ent. Na primer, na slici 3.24 može ■'« uočiti da alco gam ct nasiedi norm alan hrom ozom broj 11 :'A) i novonastali (derivat) hroinozom 22 (C), posle oplodenja nibrion će imati m onozoiniju na dislainom delu dugog kiaka

liromozoma 22 i (rizomiju na distalnom delu dugog kraka hromozoma i i .

Razdvajanje 3 : 1. Druga m ogućnust je da tri hromozoma prectu u jedan gamet, a sam o jedan u drugi gamet. Ako, na primer, kao na slici 3.24, hrom ozom i 1] (A) i 22 (D) zajedno s derivalom hrom ozom a 22 (C) prcdu u gamct koji je potom oplodcn, embrion će biti trizom ičan jer jc prisulan i sadržaj dcrivata hromozoma 22. Ta pojava se jjonekad naziva lacijar- na Irizomija. Iskustvo jc )>okaKiio da je kod nekih recipročnih transiokacija, tercijarna trizomija za nastali hrom ozom 22 jedini održivi nebaiansirani proizvod. Sve druge segregacije dovode do ranog gubljenja trudnoće. Nažalost, tercijarna trizomija za nastali hrom ozom 22 je ozbiljno stanje koje kod dece izaziva mnogobrojne kongcnitalne abnorm alnosti i leškc poremećaje učenja.

Rizici kod recipročne translokacijeKada se saveluje prenosilac baknsirane transtokacije, neop- liodno jc tizeti u obzir sve m oguće preraspodele da bi se utvr- diio da ii onc m ogu dovesti do rađenja abnorm alnog deteta. Taj riziksekreće izm edu }% i 10%. 2 a prcnosioca translokacijc J 1;22 koja je navedena kao prim er, lizik je do 5%.

Robemonova iranslokacija

Roberlsonova translokacija jc rczultat prckida na dva akrocen- Irična hromozoma (broj 13, 14, 15, 21 i 22) na njihovim ceri- tromerima ili blizu njili, a zatim sledi m edusobno spajanje nji- hovili dugačkih krakova (slika 3.23). To se još naziva centrićna

HP.bteO?if>vil I D rO SA ĆFl N!

fuzija . Kratki kraci svakog hrom ozom a više ne postoje, što nije klinički značajno jer oni sa d iie sam o gene za ribozomalnu RNK, čije kopije postoje na đrugim akroccntričnim hrom o- zonaiina. Ukupan broj hrom ozom a se smanjuje na 45. Koko nem a gubitka ili viška važnog genetskog materijala, to je funkcionalno balansirana prom ena. Pojavljivanje Robertsonovih translokacija u opštoj populacijije otprilike 1 u l.'OOO slučajeva, kod kojih najčešče clolazi do spajanja dugih krakova bromo'/o- ma 13 i \4 (13ql4q).

Segregacija u m ejoziKao i kod recipročnili translokacija, tako je i za Robertsonove traiislokacije značajno njihovo ponašanje tokom mejoze. Na primer, nosilac translokacije 14>]21q može proizvesti gamete koje sadrže (slika 3.26):

1. Norm alan h rom o 2omslci kom plem ent (npr. norm alan 14i norm alan 21 hrom ozom ).

2. Balansirani hrom ozom ski komplement (npr. J4q21q translciran hrom ozom ).

3. Nebaiansirani hrom ozom ski kom plem ent koji ima i tran- slociran i norm alan hrom ozom 21. Nakon oplodnje če nastati em brion s Doivnovim sindrom om .

4. N ebalansirani hrom ozom ski kom plcm cnt s norm alnim hrom ozom om H , dok će hrom ozom 21 nedostajati.

5. N ebalansirani hrojnozom ski komplement s norm alnim hrom ozom om 21, dok će hrom ozom 14 nedostajaLi.

6. Nebalansirani hrom ozom sld kom picm cnt s translocira- nim hrom ozom oin i norm alnim hrom ozom om 14.

Kod poslednje tri kombinacije zigot će imati monozomiju 21, odnosno m onozom iju M .odnosno tri2omiju 14. Svc tri kombinacjje inkom patibilnc su s preživljavnjem i do pobačaja dolazi vcć u ranoj triidnoći.

22

Normalnihromozomi

I I 1 M esta[ prekida -

W W irazmene q|

J U 1 i

Bolansiranatranslokacija

| liL

VD

—£X

‘ I f °

Pahitenski kvadrivalent u m ejozi

Siika 3 , 2 4

Balansirana recipročna transiokacija s hromozonnima II i 22

dovodi doform iranja kvadrivalenta u p ahitcnu u mejo7i I. Kvadrivglent om og u ća v a sparivanje h om o lo g n ih reaiona.

T abela 3 .5 .'Iipcy i razdvajanja hrom ozom a pri recipročnoj translokaciji (Slike 3 .2 4 i 3 .25)

Šerne segregadje Segregacija hrom ozom a Cjrađa h rom oiom a u gam etu

2 : 2Alternativna A+ D Normalan

8 + C Balansirana iranslokacija

Susedna i (nehomotognc centromere.se razdvajaju skupa)

A+ B o r O D Nebalansirana, vodi kombinovanoj parcijalnoj monozoniiji i parcijalnoj trizomiji u zigotu

Susedna-2 (hom ologne centromere se razdvajaju skupa)

A i B or C r 0

3 :1Tri hromozoma A + B + C

A + B + Đ A + C- l D

Nehalansnana. vodi trizomiji u zigotu

8 + C + D

Jedan lnanozom ABCD

Hebalansirana, vodi monozomiji u zigotu

I mĆMOZpiVH I O E O B A ^ it ;

Pahitcnskikvađrivaient

c: m r — p f z z z o iB [ j : | D

1 Alternativno ra7dvajan]e vocii ka normalnom >J> balansiranom haploldnom komplerneniu

\A B2 Susedno razdvajnje-l vodi nebalansiranom

haploidnom komplememu

A

ili

3 Susedno ra2dvajnje-2 \/odi ka nebalansiranom haploidnom kom plementu

5!ika 3.25Različiti ob iic i razdvajanja 2 : 2 koji m o g u n astati iz

kvadrivalenta p rik azan og na slici 3 .24 (tab ela 3.5).

Translokacija u D ow novoin siiulrojnii Najveći prajclični xnačaj liobcrtsonoviji translokacija jc u tomc sto se na osnovu njih može pretpostaviti da ii će se rađaSi beke s Downovim sindrom om lcao posleđicom cjnbriona koji nasleduje norm alan broj hrom ozom a 21, po jedan oci svakog rodjtelja plus translocirani hrom ozoin koji sadrfi deo od 21 hromozoma (siika 3.27). Kiiničkc posicdice su sasvim jedna V.e posiedicama koje sc javljaju kod čistfi trizomije 21. Ipnlc, za razliku od trizomijc 21, roriitđji deteta s translokacijom 7.a Dovvnov sindrom imaju reiativno velik rizik da njihova buduća -•ccabudu lakodeobolela akojc ncko oil njiii prcnosiiacbaian- siranog poremećiija.

Samim tim anaiiziranje hrom ozom a kod dece s Downovim sindrom om veoma je značajno, ne samo zbog potvrdivanja dijagnoze već i zbog identifikacije dece s trnnslokacijom. Otpriii- ke kod dve trećine dece s Iranslokacijom i Downovim sindromom , translokacija će se javiti kao novi poremećaj kod deteta, a u prcostaloj jcdnoj trećini jcdan roditclj ćc biti prenosilac. Drugi rodaci takode mogu biti prenosioci. Zbog toga je važno ućiniti maksimalarj napor da bi se identifikovaii odrasii prenosioci translokacije u porodici da bi biii upozoreni na mogući rizik za polomsh'o. To se može nazvati traganjem za Iranslo- kacijom ili „iovom".

Rizici kod Robertsonovih trajisiokacija Ispitivanja su pokazala da žcna nosilac 13q21q ili H q21q

- Robertsonove translokacije nosi rizik od olpriiike 10% da ćc im ati dete s Downovim sindrom om , dok će ako je nosilac muskarac rizik biti 1-3%. Značaino jc razm otriti i slučaj ncsrcćnog prcnosioca 21 q2 ! q Robertsonove translokacije kod koga ćcsvj gameti biti ili nulisom ični ili disom ični za hrom o- zom 21. Samiin tim, sve trudnoće će se završiti ili spontanim pobačajcm iii rocienjcm deteta s Downovim sindrom om . To je veoma rclka situacija kod kojc je rizik da potom stvo buđe s poremećajem veći od 50%. Drugi priineri su deca majke s netretiranom lenilketomtrijojn (str. 162), kad sn oba roditeija hcicrozigoti za isli autozojnalni dom inantni pojem ećaj (str. 10?) ili kada sn oba roditclia bomozigoti za isti m utirani gen koji izaziva autozomalni recesivni poremećaj, kao što jc sen- zorneiirnlna giuvoća.

Delecije

Gubijenje dela hromozoma koje dovodi do in 0n 020mije za taj segment iuom ozom a naziva se delecija. Vrlo velike delecije sti obično iiikoinpalibilnespreživijavanjein do porođaja. O pšteje pravilo cla će se svaka đekcija u kojoj se gubi više od 2% ukupnog haploidnog gcnoma završiti lctaino.

Smatra se da dciecijc imaju dva nivoa.„Velike" hromozomske deiecije mogti se vjcieti pod milcro-

skopom. Nekoiiko delecionih sindrom a jc opisano, kao što je W olf-IIirschhornov ili cri du chat sindrom (ir.ačiji plač), kod kojih se gubi deo kratkog kraka hrom ozom a d, odnosno iiro- mozoma 5 (slr. 264). Prim enom citogenetskih m ctoda visokc rezolucije i FISH, u prometafazi, nedavno su otkrivene submi- kroskopslce m ikroddecije. Ma primer, pokazaio se đa su rauije neobiašnjena tcška stanja, kao što su Prader-W illijcv i Angel- snanov sindrom , posiedice mikrodelecija (str. 116,117).

Inserđje

Insercija sc javija icada sc jcdan scgmcnt hrom ozom a umctnc, tj. inscrtujc u cinigi hrom ozom (slike 3.28 i 3.29).

Ako ubačeni mnteiijal potičc $ drugog hrom ozom a, tada je kariotip baiansiran. Ako se insercija javi n jednom hrom o- zonni, posledica toga je nebalansirani hrom ozom ski kompie- mcnt. Prcnosioci balansiranog poremećaja, dciccijc-ioscrcije, nosc rizik od 50% da ćc imati ncbaiansirane gam cte jer će se grcgacija hrom ozom a u toku mejozc dovcsti do pojave gameta

Normalni hromozomi J . . j /

Balansirani 14/21 prenosilSc

Mogućigameti

Posiedice

Slika 3.2&Nastonak Robertsonove translokgcije 14q21q i prikaz mogućih kombinacija hromo7.oma n <j3rnetima koji nastaju u mej02i.

koji nose rizik od 50% <la prcnosioci naslcde ili deleciju ili inserciju, ali ne i jedno i drugo.

Inverzije

Invcrzija je poremećaj na jednom hrom ozom u kod kojeg sc javlja obrm it redosled segm enata zbog prekida na dva mesta. Ako inverzija uključuje centrom eru, naziva sc pericentriaia inverzija (slika 3.30 A). Ako se inverzija pojavi n3 sam o jcdnora kraku hrom o'iom a, naziva se paracenirična (slika 3.30 B).

lnverztje su balansirani porem ećaji koji retko izazivaju probleme kod prenosioca, izuzev ako prekid ne oštećuju značajan gen. Peiicenlrična inverzijti koja se dešava na hrom ozom u 9 če- sta je strukturna varijanta ili polim orfizam , koja se naziva kc- teromorfizam i smatra se đa nije funkcionalno značajna. Ipak, druge inverzije, koje ne izazivaju kliničke problem e kod balansiranih prenosilaca, m ogu izazvati hroiliozom ski debalans kod potom stva, sa značajnim kliničkim konsekvencama.

Razdvajanje u mejozi

Pericen tiična inverzijaNosioci periccntrične inverzije m ogu proizvcsti nebalansirane gamete ako sc pojavi krosing-over u invertovanoin segm entu

- . - hŠR* ' ' .'•]

. . * \ ^ ^ ^ ' ^ * " ^ "■

asŽ^ - ' ^ ^ 'v ^ " :

:.,U ;|.' J ^ , % lv ' §' ' ' y 'J

*__' ’:■■■-. _' ''. •' -'"'■__ 1 ^. * ij. is /t ■?./> y

„Bojenje' hromozama pokazuje 14c|2lq Robertsonovu tiarislokaciju kod deteta s Downovim sindromom. I liomozom 21 je obojen pfovo, s hromozom 14 žuto (Ijubaznošću Meg Heat, City Hospital, Nottingham).

f j!

14 H 21 21IsasfcssaR&sssceS

▼ 8A ^ Izgubljenl fragmenti

HV v \y14 14/21 21

■ ' •'. A- A

j fl ■ 8 11 y „ « •

14 21 14/21 14/21 21 14 21 14 14/21KSKKSgpK'SE

Normalni Normalri Dovvnov Smrtprenosilac sindrom

^OMOŽO'V1 i i j Ji;::

sj ,y 'ii

0 0 U U

■ ....... ••• . / I d

f e Sf 'mj y i i

Jiika 3.28Na obojcnom hromozomu S (Coinbio) vitii $e mali deo fobeleženo strelicom) koji piedsiavlja inserciju sa hionozom a 13. (slika 3.29) (Ijuba^nošđu Meg Heath. City Hospital, Nollingitam).

Sitka 3.30A. Peticentričns i B. patacei'itrična inverzija (Ijubaznošću <ir J. Delna(hy, Galton l.aborntory, 1 ondon.)

I ■ , • ;

l *%■ š ^ •••V' ' '

■&?{?*-■ ': •'- ’ • <?• t ^ • if* A t ya •;"'.*■;• ^ *|j}?V • '■ f ^ t fV- » ■ • • : •%;. * ';;. .. ;. •, .• • .«? '«fy. .'i ' - ' . ' . • . -.•••%• - '•••• '• -■$•

• - . • • . - < ■ ■ . ■ ■ • ■'■■ ■■ ’ • - • '■■ • ■ ■ . ' .

i - •■: «/ • ^ ::^ K v - ,'■•••' 2 .'# .• • Z . •■• : •

*:•-•' . • V-iC : ; ■• • ■ . . •’. •

IC ' j & # '

.* : ' V '" »’ l' '■ •' • ■'■•■■ ''

!■••■ $ & . * $ # • •; S i & : * . , '

% %■ .< ■ *> •! m -■*=•'r. ■.*. $•# • •. •• • ■••r ••■ r I B , . ; ; ; * :

Sžtka 3.29.,Bojenje" riromozoma korišćenjem obojenih proba za hromozom13 (Cambio) pokazujc inscrciju materijala hromczoma 13 u hromozom 5 (obeležen stielicoin). (Ljubaznošću Mer.) 1-leat, City Hospital, Nottingham).

u lokt! mejoze T, l<a<la se obrazuju inverzionepeilje dok hom o- logiii hioniozom i pokušavaju ila sc spare. Kod pericentričnc inverzijc, krosing-ovcr koji se odvija unutar petlje rezultiraće sa dva kom plem entarna rekom binovana hrom ozoraa. Na jcdnom lirom o7.om u ćc <loči do duplikcijc na distahiom ncinver- tov an o m seg jneu tu i delecije na d ru g o tn kraju h ro m o zo m a, d o k č e drugi hro m o zo m imati suprctan linearni r;ispore<I (slika 3.31 A).

Ako pericentrična inverzija uključuje samo mali deo hro- m ozom a, tada u slučaju krosing-ovcra u petlji, duplicirani i de- Ieđrani scgmenti če biti relativno veliki. Što su segmenti veči, verovatnijeje da ćc njihovi efekli na embrion biti tako teški da će se trudnoća prekinuti pobačajem. Kod velikih pericenirič- nih inverzija, duplicirani i delccirani segnienti će biti relativno mali, tako da će preživijavanje do rođenja i posle rodenja biti moguće. To znači da sto su pericentrične invereije vcće, veće su šansc đa se rađaju deca s poremećajima.

Zajcdnički re7.nltati mnogih ispitivanja pokszali su da prenosilac balansirane pericentričnc invcrzije nosi rizik 5-10% da ćc im ati dctc s vijabilnim imbalansom ako jc invcrcija rczul- tirala rodcnjem abnorm alne bebe. Taj rizik je bli2u 1% ako jc inverzija ustanovljena u slučajevima sa istorijom ponovijenih pobačaja.

P aracen trična inveizijaA kosekrosing-overdešnva u invertovanim scgmentima, poslc- <lica paracentrične invcreije ćc biti rekombinovani hromozomi

SiiSca 3.31Mehanizam stvaianja rekoinbinantnili nebalansiranih hromozoma prilikom A poricentrične i B paracentrične inver-iije pri krosing-overu u inverzionoj petlji. (Ljubaznošaj đr i. Delnathy, Galton Laborator/, London.)

kojin iogu biti accntrični ilid icentrični (slika 3.31 B). l’reciznije rečeno, acentrični brom ozom i predstavljaju/ragm eirfe lirom o- zoma koji ne mogti ući u mitozti, tako tia je pfeživljavanje em - briona u tom slućaju n 'eobiaio retko. P icen tričn i hrom ozom i su sami po sebi nestnbilni za vrem e deobc čeJijc i prežrvljavanje em briona je uglavnom nem oguće. Zbog toga je i m ogućnost da će baiansirana roditeijska paracentrična inverzija dovesti do radanja abnorm alnih beba veoma mala.

Prstenasti hromozomi -ring hromozomi

P rstem sti hrom ozom i se form iraju kada naslnne pjrekitl na svakom hromozom.skom kraku i na centralnom delu ostajn tlva „lepljiva" kraja koja se spajaju u prsten (slika 3.32). Dva distalna hrom ozom ska fragm enta stt izgubljena, i ako se to dogotlilo na autozom nim hrom ozom im a, posledice su obićno ozbiljne.

U toku initoze, prstenasli hrom ozom i su često nestabilni, lako tla je uobičajeno da se oni natln sam o ti nekitn ćelijama. Oslaie ćelije organizm a obično su m onozom ične jer nemaju prstenasti hrom ozom .

Izohromozomi

lzohrom ozom i nastaju kao posledica gubilka jednog hrom o- zomskog Itraka i itdvajanja drugog. Najverovatnije objašnjenje za form iranje izohrom ozom a jeste da se centroraere dele po prečno um esto uzdužno. Najčešće naslaje izohrom ozom }! s dva duga kraka. Smatra sc da taj porem cćaj izaziva 15% svili slučajeva Turnerovog sindrom a (str. 272).

MOZAIClZAfi/l I HiiVlEEIIZAm (M!KSGPLG!DUA)

M ozaicizam se definiše kao prisustvo dve ili višc ćclijskih linija kcje se razlikuju po svojoj genetskoj konstitnciji, a)i po- liču iz islog zigota, imaju islo geneličko porekJo i p risn tne su kod jetine osobe ili u istom ikivu. Ilrom ozom ski moznicizam obično nastaje zbog nerazdvajanja hrom ozom a « ranoj m itot- skoj deobi embrionn, pri čemu nastaje više od jetlne ćelijske Itnije. Ako se, na prim er, u zigotu čoveka, dve luom alitle hro- m ozom a 21 ne razdvoje u toku druge m ilotićke deobe (slik=- 3.33), stvoriće se zigot od čeliri ćclijc, otl čega će dve ćeiije

$Bar

Sliica 3 .32Parr.ijalnikariotip piikazuje ring hromozorn 9. (Ljubnznošću Meg Heat, City Hospital, Nottirigham}.

imati 46 h rom ozom a, jcdna će im ati 47 hromoz-oma (trizo- niija 21), a jedna ćelija će imati 45 hrom ozom a (m onozom ija 21). Sledeća ćelijska linija sa <15 h iom ozom a verovatno neće prciiveti, pa se očekujc da će em brion koji ostane pokazivati otprilikc 33% m ozaicizm a za trizomiju 21. Sm atra sc da sc mozaicizJim javlja u )-2 % sv ih poznatih slučajcva Dovmovog sindroma.

Mozaicizain m ože da se javi i na m olekularnom nivou ako se pojavi nova mulacija u somatskim ćeiijama ili u ranom sta- dijunm dcobe germ inativnih ćelija (str. 114). Na mogučnost pojave inozaicizma naročito trcba obratiti painju kada se savc luju roditclji detcla kod koga jc bolcst koo Duchenncova muskularna distrofija izolovan slnčaj (str 297).

Hiinerizam

Himcrizam se definiše kao postojanje jeđne ili više ćelijskih linija kojc potiču od dva i]i višc zigota, to jest imaju razJičito genetsko poreklo, a prisutne su kod jedne osobc. Reč himera poliče iz grčke milologijc, gdc je postojao m onstrum s glavom lava, lclom koze i repom đavola. Kod čoveka posiojc dve vrsie himeia: disperm ičnc liimcre i krvne himCie.

Oispermične himere

Te liimere nastaju kao posledica dvostm ke oplodnje jer dva genetski raziičita spermatozoida ojjlode dve jajne ćclijc i nastaju dva zigota koja sc spajaju u jedan em brion. Ako su dva zigota različitog pola, hinierični eiribrion m ože da se razvije u osobu s pravim herm afroditizm om (str. 275) i sa XX/YY kariotipom . Takav tip him ere na miševima danas se stvara u laboratoriji i olakšava ispitivanje transfera gena.

Krvne himere

Krvne himere nast.iju kao posledica razm ene ćelija kroz pja- centu izmedu dizigotnih blizanaca u uterusu. Na primer, 90% ćelija jcdnog blizanta može imati kariolip XY dok eritro tjti pokaznju predom inanlno krvnu grupu B. Drugi blizanac će Pak imati 90% ćelija s kariotipom XX, a eritrociti će pokazivati predom inantno krvnu grupu A. Odavno je zapaženo kod blizanaca leladi različitog pola da žensko tele ima neodreden«

Zigot

®/ \

/ L m ilo tskadeoba \

% $2. m itotska deoba Nerazdvajonje

l \ J® ® fi (V>Normilrid Noimalna Trizomija Monozomijadizomija dizcmija

SJik.a 3.33Nastanak mczaici2rri3 u somatskim ćelijama zbog nerazd'/ajanja u mitozi.

genitalije. U2rok je gonadni him crizam kod ženskog telcta.štose naziva/reemarrms.

PREPORUČENAUtERATURA

Harch M j, KnutsenT, Spurbeck j I- (eds) 1997‘Ilie ACi'r cj'iogenctics iabo- ralury manual, 3rd edn. Lippincott- Rnven, Philadeljihia.

Asocijacija genelifani prircdila laboratcrijsfriprcktihum višc autora.Gm en S l„ Kcaglc M 1} Cccls) 2005 Tlie principles c;f dinienl cyiogenetics,

2nci edition. Humana Press, Totow,i, New Jerscjr.

D i’.a'jan voclič viic ciulora c svim nspektinia inboratorijike i klmičke genetikc.

Milclmnn F (cd ) 1995 An iniernationnl systeni for humnn cytogcnetics »omcndaturc. Karger, Basel.

lzvcStaj o clctaljnoj annlizi hroriiozomskih abnormnhiosti posic ispitivanjn

FlSli nictoclom.

Rooney D £, Cjep\ilkowski B H 1997 Htiman chromosonie prepar.ition.

Bssential tecliniques. lolin Wiley, Chichesier.Laboralorijski voclič kroz riizlićitc inetocte cmalize hroncozonui.

Speidiet M R .C n te iN !52C06'Ihenewcylogenetics:blurrinj»tlicJ boiindn- rics v ith molccular bio!ogy. N .i: Rcv Ocn 6: 7S2-792.

Pngled o nnpretku HSH i tehnika mikronizn.

Hierman H, Susnian M 1993 Mum.m chromosomcs. Structurc, beliavioiir

ancl efiects, 3rd edn. Springer, New York

Koristnn i razumljiv uvotl u huiuami genctikttTjio J H , Levan A !956Thechromosome mimber of man. Hcreditas <12:1-6.

Pogocine meiode zn pivučuvnnje hivmuzunui knct osnttve zn cilogencitikii.

Veb-sajt

Nnlioiui Centei’ for Biotedmoiogz lnloriniiiiiiii- i\-iicrorrays: chipping

;nvay n! ihe tnys!ciies of science and medicini*. Onlinc. Avnilable: ht!p:/

wwtv.ncbi.ntiii.ni)i. govMbout/pniiier/niicroarr;i>'S. Iitml

S A Ž E T A K

® Norroalan kariotip čovcka sadrži 46 hrom ozom a i od toga su 22 jiara autozom i i jedan par su polni hromozomi, XX kod icn a i XY kod nmškaraca.

© Svaki hrom ozom jc graden od kratkog (p) i dugačkog (q) kraka koji su povezani ccntrom erom . Hrom ozom i se analiziraju korišćenjem kulture ćelija i na o s j io v u speci- fičnili traka, m ogu bili identifikovani specijalnim tehni- kama bojenja. M olekularno citogenetske tchnike, kao što s» fluorescentna in situ hibridizacija (FISM), komparativna gcnojnska hihridizacija (CGH) i m ikroniz - CGH koriste se za otlo ivanje i odrcđivanje malih, teško uočlji- vih hroinozom skih poremećaja.

0 Za vrem e mitoze, u som atskim ćclijama, dve sc strinskc hrom atidc svakog hiom ozom a sc razdvajaju1 svaka od njih odlnzi u po jednu čerku ćeliju. U toku mejoze, koja se odigrava za vrem e poslednjcg stadijuma

gametogencze, hom ologni hromozomski par razm enju- je segmcntc i polom se nezavisno razdvaja u zrcle ćerke gamete.

& Hromozomske aberacije mogu biti s truk turne i nu- meričke. Numerički poremećaji obuhvataju trizomiju i poliploidiju. Kod trizomijc se javlja jedan hrom ozom viška, obično kao rc2ultat nerazdvajanja u mejozi i ili mejozi II. Kod poliploidije, tri i)i više kom pleta haploidnih setova nalazc sc umesm uobičajcnog diploidnog komplementa.

© Strukturnc abcracije obuhvataju translokacijc, invcrzije, inscrcije, prstenaslc hromozome i dclecije. Translo- kacijc m ogu biti balansirane ili nebalansiranc. Prenosiocj balansiranih translokadja nose rizik da će im ati đecu s nebalansiranijjj pieraspodclam a; ta deca su obično fizič- ki i m entalno hcndikcpirana.

Morieli nasleđivanja

„Ispostavilo sc da su putevi nasleđivajija neobično 'jed-. iioslavni i upravo ta činjenica uliva nam nadn da priroda ipak nije velika tajna".

Thom ns M organ (1919)

PROUGAVANJE PORODICA

Da bismo utvrdiii da li čovck nasieduje određenu karakteristi- kn ili poremećaj, uglavnom iiučavam o kako se le karakterislike ili poremećaji prenose s generacije na generaciju ili proučn- vamo njihovu učeslalost m edn rodacima.

Veoma je važno proučiti načine nasledivanja poremećaja u porodicama da bi se mogli savctovali članovi porodica u pogle- dti verovatnoće rarvoja bolesli kod njih ili prenošenju bolesti na njihovo potomstvo. O genelskom savetovanju biće više reči u poglnvijn 17. Osim toga, m nogo je lakše postaviti dijagno2it ako je poznala porodična istorija. Na primer, ako dcte zadobi- je prelom posle obične povrede, lekar će, ako se i kod dnigih članova le porodice uslanovila česla pojava fraklura ili plave skleie, moći da poslavi dijagno2U osleogenesis impcrfeclu. Ako ne poslcji pozilivna porodična isiorija, tnoraju se itzeli u obzir druge dijagnćze.

:<ONSTRUISANJE RODOSLOVA ■: TERMiNOLOGiJA

Rodoslov predstavlja stenografski zapis značajnih podataka o porodici i obićno počinje od prve otkrivene aficirane osobe zbog koje porodica i postaje p redm et istraživanja. Ta osoba sc naziva indeks slučaj, proband (osoba zbog koje se posm a- tra porodica), propositus (ako je takva osoba muškog roda) ili proposita (ako jc takva osoba ženskog roda). Mesto probanda n rodoslovn označava se slrelicom. Saznanja o zdravstvenom stanju oslaiih članova porodiee dobijaju se postavljanjem di- vektnih pitanja o braći, seslram a, roditeljim a, rodacim a i s majčine i sa očcve strane, kao i otkrivanjem značajnih podataka o polu i odnosu prem a drugim osobama. Svi odgovori pažljivo se beleže i unose u rođoslov (slilca 7.1). Vrio jc važno obrntiti pažnju i na detalje, lcoji m ogu biti presudni. Pacijen- •i česlo nc pridaju znaćaj razlikaniM između braće i sestara i polubraće i polusestara ili prcviđnju činjenicu dn na prim er

pastorče brata koji im a rizik od llun ting lonove bolesli nije biološki rodak.

IVIENDELOVO N ASLEĐ\VANJE

Više od 16.000 osobina ili poremećaja čoveka posledica su monogenskog, unifaktorskog ili Mendelovog nasledivanja. Ipak, karakteristikc kao što su visina ili m nogi česti pore- mećaji n nekoj porodici, na prinier dijabctes ili hiperlenzija, obično nc slede jedr.ostavan mockl iVlendelovog naskdivanja (poglavljc 9).

Za osobinu ili poremcćaj koji su odieden i gcnom nn nuto- zomnoin hiom ozom n kaže sc da sc nasledujc aittozomno, dok se za osobinu ili poremećaj koji je odreden genom na polnom hrom ozom u kaže da se naskđuje vezano za pol.

AUTOZOMMO DOMINANTNO NASLEĐiVANJE

Aulozomno dom inantna osobina je ona koja se ispoljnvn u he- terozigolnom stanju, što znači da se ispoijava kod usoba koje. imaju jedan abnormaian ili m utantni nlcJ i jcdan normalnn akl. Praćenjein nekoliko generacija u porodici, česlo je mogućc ući u trag dom inanlno naslcdenim osobinama ili poremećajima (slika 7.2). U južnoj’Africi, većina slučajeva porfirie variegate može se pratili iinazad <lo jcdnog para iz 17. veka. To je metabolič- ki poremećaj za koji je karakterislična ])ojava plikova na koii (šlo ie posledica povcćane oselljivosti na sunčcvu svetlost) (slika 7.3) i izlučivanje urina tam nocrvene boje (ksio crveno vino porlo) usled prisuslva porfirina u urinu (str. 172). Auto2omno dominr.ntni način naskđivanja nekad se naziva sc „vertikalna" trnnsmisija i potvrđuje sc kada se znpaža Iransmisija muškarac- muškarnr (tj. sa oca na sina).

Genetički rlzici

Svaki gamcl hctero2 igolne osobe s dom innntnom osobinom ili poremećajem m ožesadržati ili nonnnian ili m u tan tn iak l. Ako se domiiianlni nnitanlni ale.1 označisa ,,A",arecesivni norm alni alel sa ,,a“, u Punelovoin kvadratii mogu se predstavili različite kombinacije gameta (slika 7.4) Svako dete koje je rodila aficirana osoba s dom inantnom osobinom ili porem ećajcm iina 50%

MODf 1.1 NASLKĐIVANJA

O sobe

Normalne osobe p . : (rnuške, ženske, nppozn?,t pol) hferI ©

Aficirone osobe p | | j \§ |P

Sa više od dve bolesti

Više osoba (poznat broj)

Više osoba (nepoznat broj) n ( f i ) < r r

Pokojni \ 0 \

Odnosi

Mrlvorođeni [35? (2očcće) W r*\

7 SB 28 nedelja

Trudnoća n ^ l / ;-h -\(LMP ili 2ačeće) VJ tJ SssSr

20nedelja

LMP01/06/97

Proband

/ / / " P P P

Konsultand

Spontani _ pobačaj muski ženski

Aficirani spontani

/ S l /

pobačaji muški zenski

Prekid A A Atrudnoće / . . . / .! /

musKi zcnski

Venčani

Prekinula veza

Blizanci ..Neutvroena

DZ zigctnost

A A XKonsangvinitet p o L

Nepoznati biološki roditelji

Bez dece

A7.cspermija Neplodnosti

(rozlog) l ^ . rUsvojeno dete Oete dato na usvajanje

Vestačko op lođenje i druge vrste asistiranog oplodenja

Donacija sperme .

Duriđcija jajne ćdije | |___ ___

Majka surogat

Donacija surogata jajno ćelije

E H ^ © ©

® □ ------- O

< p >

Sirnboli koji se koriste da bi se p/ika7ćile osobe i njihovi ođnosi na rodoslovu.

MQp=t IISaŠ! FOtVANJA'

El © Aficironi

Slika 7.2Rodoslov - prcnošenje autozomno dorninantne osobine. Obratiti pažnju na transmisiju s muškarca na rnušk3rc.a.

iska 7.3Pojavj plikova ria ko?i ruke u slučaju porMe variegare.

šanst (Ij. jedno od dva detcta) da nasJedi takav porcmećsj i da bude slično aficirano.

l lejotrcpija

Auto/.omno dom inantan poremećaj može zahvaliti saino jedan organ ili deo teln, kaošto jckongcnitalna katarakta. lpak, ćešće se autozomno doniinnntni poremećaji ispoljavaju na različile načine i u rav.ličitim oraganskim sistemima. Plciotropija je po- iava da jedan gen duvodi do dva i!i više očiglcdno nepovczana afekla. Kod tuberozne skleroze, aficirane osobe imaju mnogo- ;:'rojnc probleme, kao što su teškoće u učcnjti, cpilcpsija, osip na licti poznat kao adcnoma sebaceum (histološki sastavljen otl krvnih sudova i fibroznih tkiva, angiokcratoma) ili subungu- slne fibromc (slika 7.5); neke aficirane osobe niogn irnati sv t tc (xllike, m edutim , ima slučajcva skoro bez ijedne. I! posled- vjc vreme lconcept plejotropije se preispituje jcr je otkrjveno da : ostoje značajno različiti sindrom i koji su posledica različitih ■lulacija na jednom istom gemi, na prim cr na genu LMNA

I^Afidr.an^

Slifes 7.4Punetov kvadiat prikazuje m oguće kombinacije gam eta za jedan autozonm o dom inantni alel.

(koji kodira lamin A/C) i na, X-vezanom filaniin A genu. Mu- tacije na I.MNA mogu biti uzrok Emery-Dreifusove nm sku- larne distrofije, jednog oblika m uskularne distrofije, jednog tipa C harcot-M arie-Tooth bolcsti (str. 286), kardiom iopatjje (str. 29S), Dunnigcinovus’ tipa porodične delimičnc lipodistro- fijc (slika 7.6), m andibuloakralne displazijc, kao i jcdnog vrlo retkog i vrlo ncobičnog stanja koje je poznato kao llu tch in- son-Gilfordova prngerja. Svi ti poremećaji su posledjca heterozigotnih mutacija, osim C-harco-M arie-Tooth porem ećaja i mandibuloakialne displazije, koji su recesivni, a sam im tim i homozigotni za LMNA mutacije. Jma slučajcva gde su osobe s mutacijama sasvim norm alne. U poslednje vrem e otlcjivene mutacije na genu filamln A obuhvalaju i posebna, mada pre- klapajuća X-vezana dom inantna dismorfna stanja, kao što su oto-palato-digitalni sindrom , M elnick-Necdlcs siiidrom i ironlometafizealna dispiazija. Takode, m oram o dodali i to da jcdan obiik epilepsije kod žcna koji se naskduje dom jnantno X-vezanO nastaje usled mutacija na toin genu, a naziva se periventrikularna nodulam a heterotopija.

Različita ekspresivnost

Kiiničke odlike autozom no dom inantnih porcmećaja odlikuju se veoma velikim razlikama od osobe do osobe, pa čak i m edn članovima isle porodice. Stepen izražajnosli neke osobine kod različitih osoba istog genotipa naziva se ekspresivnost ili izra- žajnost. Na primer, policistična bo iestbubregakojascnaslcdu- je Atitozomno dom inantno i pojavljuje u ranom zrelom dobu, izaziva ozbiljne bubrežne probjcm e kod nekih aficiranih osoba, dok sc kod drugih m ogu pojavili sam o bubrežne ciste koje ne utiču bitno na bubrežnu funkciju.

Smanjena penetrantnost

Nelce osobc, heterozigolne za mutacije koje izazivaju odi cde.- ne autozom no dom inantne porcmcćajc ne poseduju nbnor- malne ldiničke znake zbog takozvane snuuijene penelranlnosti

1 1 1 ® * B liP iil : - /

-■;■■ -i® ® £

M ^ J f lA S U ijv iN ' iA ' .

Siilta 7 .5Osip nc licu (A) zbog sngiokeratoma [odencma sebaceum) kod muškarca sa tubeious sclerosis i iipični subungualni (ispod noktiju] fibrom nokta (B).

7 .6

Dunninganov tip pororJične dclimične lipotJislrolije uslc-d rnutacije na larnin A/C genu Pacijent nerna masno tkivo, naročito na distalnim udovima. Veliki broj kliničkih fenotipova pove2an je s mutacijarna na tom genu.

(probojnosti) ili kako se često kaže „preskakanja geiic-racije'. Smatra se da smanjena penetran tnost potiče od uticaja dvugih gcna, kao i od intcrakdje gena i faktora sredine. Nepenetran- tnost je pojava kada osoba nejna karakteristike porem ečaja uprkos :ome što je heterozigotna ?.a odi edenu gensku mutaciju.

Kada sc genetički savetuju osobe koje imaju rizik ođ naslcdivanja auto/.omno dom inantnog poremećaja, obavezno treba ii^fii u obzir sm anjenu penetrantnost i različilit ekspresivnost, kao i plejotropne cfekte m utantn ih alela.

Nove mutacije

Ako postnji autozom no dom inantan poremcčaj, aficirana osoba obično ima i jednog aficiranug roditelja, ali postojeslučajevi, koji čak i nisu tako retki, gde nemn porcniečaja u porodičnoj istoriji. Veoma neobičan p rim er je osoba sa ahonđroplazijom (patuljast rast, kratJd udovi itd.)(str. 91) čiji su roditclji nor- m alne visinc. Tako iznenadna i ncočekivana pojava poslcdica jc greške Jcoja nastaje tokom transm isije gena i naziva se nova mutacija ili de novo mutacija. D om inantan način nasleoivanja ahondroplazije m ože bili poh 'rden samo ako se utvrdi da potomci aficirane osobe imaju 50% šanse da dobijn taj poremc- čaj, a 50% da bude norrnalnog rasta.

U manjc neobičnim prim erim a moraju sc uzcti u obzir i neka druga tumačcnja „izncnadnog" poremečaja. Jcdan od roditeija može biti heterozigot za jnutarilni alel, ali je vrlo blago aficiran, pa nijc ranije otkriven poremećaj zbog nepotpuiic penetrantnosti. Takode, m oraju se uzeti u obzir ra/.like u ck- spresiji kao i porodični odnosi koji nisu uvck onakvi kakvim se

l i p i

M 0 U ' j ,N A 5 t r ^ » ' J A i 7

predstavljaju, na prinier kada biološld otac nije onaj za koga se venije đa jeste, a što se nnziva isključivnnje očinstva (non-pater- nity) (str. 333) (iskljvčivanje mnterinstva je rede).

Nove đom inantne mutacije, u nekim slučajevima, povezu- ju se sa ođmakJim godinama oca. Veruje se da je to posledica velikog broja miloza kroz koje prolaze m atične ćelije muškili gameta tokom reproduklivnog veka miiškarca (str. 44).

Kođominantnost

Koclominantnosl je lcrmin koji SC koristi kada sc dva alela izia- žavaju u beterozigotnom stanju. Osobe s krvnoin grnpom AB iinaju proteinske strukture i A i B krvne g rupe u crvenim krv nim zrncim a, te su u tom slnčaju A i B krvne grupe kodomi- nantne (str. 193).

Homozigotnostza autozomno đominantne osobine

Većina aulozom nih dom inantnih poremećaja i bolesti vrlo se relko pojavljujc, što znači da se obično javljaju sam o u hctrro- zigolnom stanju. Ipak, pcstoje neki prim eri koji odslupaju od tog pravila, kao što su deca čija su oba roditelja heterozigotni ?.a dom inantno nasledeni poremećaj. Za polom ke lakvih pa rova postoji rizik da će biti homozigoti. U nekim slučajevima, aficirane osobe imaju vrlo tcške i ozbiljne poremećaje, kao šlo se dešava kod ahondroplazijc ili kno kod familijarne liiperho- iesterolemije kada se sim ptom i pojavljuju u ranoj m ladosti (str. 167). Heterozigol sa interm edijarnhn fenotipom , i2m edu homozigota za noim alne i m utantne alele odgovara haploinsufi- cijentnoj mutaciji gubitka funkcije (str. 26).

Suprotno, kod drugih dom inantno naslcdenih poremećaja, homozigotne osobe nisu ozbiljnije aficirane od heterozigota, na primer kod Huntingtonove bolesti (str. 282) i miotonićne đistrofije (str. 284).

UTOZOMNO RECESIVNOIM SLUSIVANJM

Rccesivne osobine i poremećaji ispoljavaju sc saino ltada je rnutantni alel prisutan u dvosfrulcoj dozi, tj. u stanju homo- iigolnosti. Osobe heterozigoti za te m utantne alele ne ispo- ijavaju karakteristike poremećaja i odličnog su zdravslvenog stanja; njili nazivamo prertosiocima. Rodoslov u kojcm se piati recesivna osobina (stika 7.7) prim etno se razlikuje od rodoslova u kojem su uočcne autozom no dom inantne osobine. Aulozomno recesivna osobina ili poremećaj ne može se pratiti kroz generacije pošto se aficirane osobe nalaze obično saino kod braće i sestara u jednoj generaciji (sibship). To sc ponekad naziva i „horizontalna" transmisija • pojam koji nije prikladan < koji može da zavara.

Kartsanfjvinifet

Islrnživanja porodične istorije osoba aficiranili relkom rece- ivnom osobinoin ili porcmećajem, mogu otkriti da su njihovi oditclji u srodstvu, tj u komagviuiletu. Slo je reda recesivna

asobina ili porcmcćaj, lo je veća učestalost konsagviniteta

. £ ~ 4 ~ k

Aficirani Konsanyvinitet

Siika 7 .7Rcdoslov autozomno lecesivne osobine

među roditeljima aficiranih osoba. Kod cističnc fibroze, naj- češćeg teškog autozomno rcccsivnog poremećaja zapadnih Iivropljana (str. 291), učestalost konsagviniteia roditelja nešto je malo veća nego u opšloj populaciji. Suprotno, za alkaptonu- riju, jednu od urodenih grešaka metabolizma (str. 162), koja je veoma redak rccesivan poremećaj, još su Bateson i Garrod, koji su opisali taj poremećaj, uočili da je četvrlina roditelja aliciranih osoba u srodstvu (prvi rođaci). Oni su zaključili da je mnogo verovatnije da će se relki ajeli za poremećaje kao šlo je alkaptonnrija ,,sresti“ kod potomaka prvih rodaka nego kod potomaka rodilclja koji nisu u srodstvu.

Genetički rizici

Ako se norm alni dom inantni alel obeleži sa ,,A“, a recesivni m utantni alel sa ,,a“, svaki roditeljski ganiet prenosi iii m utantni ili normalni alel (slika 7.8). Moguće sn različite kombinacije gamela, što znači da potom stvo dva hetcrozigota ima šansn 1: 4 (25%) da bude homozigotni aficirano, I : 2 (50%) da bude heterozigotno neaficiiano i 1 : 4 (25%) da bude homozigotno nealicirano.

Pseudodominantnost

Ako neka osoba koja ic hoinozigotna za jedan autozom no recesivan poiemećaj ima dccu s prcnosiocem istog poremećaja,1 : 2 (50%) njihovih potomka ima šansu da bude aficirano. 2a takav način nasledivanja kaže se da ispoljava pseudodominantnost (slilca 7.9).

Heterogenost lokusa

Poremečaj koji se nasleduje na isti način inožc naslati usled mutacija više od jedsiog gena, što se naziva hntcrogenost lokusa.Na primcr, poreniećaj sluha {sensorineuralna gluvoća) najčcšće se nasleduje auto2omno recesivno.

Osobe s poremećajein sluha pohađaju specijalne škole i an- gažuju se u zajednicama osoba sa istim poremećajem, pa će čcsto imati decn rodenu iz vczc s drugoin osobom oštećenog sluha. Logično bi bilo očekivati da ćc dcca čija su oba roditelja homozigoti 2a isti reccsivni gen biti slično aficirana. Medutim, ima porodica u kojima deca čija oba roditelja imaju poremećaj 1 0 7

vCitJOE LIN ASL E EHVAN J A

f ’ .' Rodltelj ; normalni heterozigot

' i 'Gamdti ;?

: ra ! ; : ! - ^ S v t ' A A i - A a1 g ; :: :;; A , i H Normalrii j'N eaficran j

;f §5 (gjl;. y \ ....... ;Hhe,!c/°zi9°’;

f f ■ ! ^ r . ■ Aa || aa || &, i; :■;• * • ^ 'N ea ffc ira n jH Afltirah -i;< c { ' J ’ J /r hetcrozigot:J

Gamćti

Normalni H N eaficran i ■] :fietcfozigdt

aaAfičiran: Neaficiran'.t

h etcrozigof

f’.' ’ ’ RoĆRieij” '’■] normalni heterozigot £

O':Ol;

V ’n >0 7

' . ai S :- ■ ■—r o j = ;‘ o — ?- >cc c ;

ro:

i o vC ;

Heterogenost mutacija

Heterogenost se takođe možc javiti no nivou alela, Za vcćimi poremećaja pojedinačnog gena, na prim er za p-talascm iju, utvrđen je velik broj raztičitih mntacija odgovornih za taj pore- mećaj (str. 154). Osobe s dve raziičite imitacije 11a istom lokusu /.ovu se složeni helerozigoti, što je poznato kao hctcrogenrest ak la ili heterogenost mutacije. Verovotnijc jc da će većina osoba aficiranih autozom no recesivninl poremećajem biti složeni heterozigoti ncgo pravi homozigoti, osim kada su njihovi roditelji u srodstvu, tj. kada su oni verovatno bomozigoti za istu nnitaciju ko jusu naslediJi odzajedničkogpretka.

Slitta 7;8f’unneto'/kvađrat prlkazuje m oguće kombinacije gameta roditolja koji su heterozigoti, prenosioci autozomno recesivnog alels.

NASLEĐŠVANJE VEZANO ZA POL.

Nasleđivahje ve2ano ?.a pol odnosi se na nasleetjvanje gena koji su sm ešteni na jednom od polnih hromozoma. G eni koje nosi. h rom ozotn X nazivaju seX-vezani, a'oni koji pripadaju hrom o- zom u Y zo\ tj se Y-vezani, a toj način nasletlivanja holandrično nosjeđivanje.

1 E®;—r— C§2

Homozigot

|"~jP Hctero2igol

i i i i t P i '/„<?

Hodoslov žene (ip homozigotrie za autozomcio recesivni poremećaj ćiji je rnuž heterozigot za isti poremećaj. Ovaj bračni par ima homozigotno aficiranu ćerku, lako da rodoslovpok;«uje pseudodominantno nasleđivanje.

X-vezano recesivno nasleđivanje

X-vezano reccsivno osobina je ona osobina koja je određena genom s lirom ozom a X, a obično se ispoljava sam o kod muških osoba. Mttška osoba s. m utantniii) aleJom na svom jedinom liromozomu X hcm izigotna je za taj alel. BoJesti lcoje se nasleduju X-vezttno recesivno prenose zdravi ženski prenosioci, heterozigoti, m uškim osobama, kao i aficirane muškc. osobe svojim ćerkama koje su obavezno prenosioci, pa sam im tim postoji mogući rizik za muške unuke prelw tih ćerki prcnosilaca (slilra 7.10). Za taj tip rodoslova kaže se <la pokazuje „dijagonalan' način transmisijc ili da je transmisija kao „potez konja" tt šahu.

Još pre 2.000 godina uočeno je kod Jcvieja da su aficirane sa ino m uike osobe, a da bolest prenose zdrave ženskc osobc. Sinovi svih ćeiki majkc koja jc imaia sinove obojelc od ,,bo Jesti krvarenja", dritgim rečima ođ bemofiiije (str. 299) bili bi pošteđeni obreda obrezivanja. M edutim , sinovi koji potiču otl braće i sestara oca nisu bili poštedeni. Kraljica Viktorija bila je prenosilac hemofilije, a njcne ćerke prcnosioci, koje su bil« odiičnog zdravljo, prenclc sti svoj gen ćak do ruskih i španskih lualjevskjh porodica. Na srećti engleske lcraljevske porodice,

stuha usled autozoinno recesivnih gcna, imaju potptino normalan sluh, pa su dvoslruki heierozigoti. Objašnjenje m ora biti u činjenici da su roditelji hom ozigoti za m utiranealele na razJi- čitim lokttsima, što znači da više različitih gena m ožc izazvati autozonm o recesivnu senzorineuralm i gluvoću. U protekiiSi 10-15 godina olkriveno je da jc 20 gena j 15 loluisa odgovom o za taj poremećaj. Vrlo slična pojava je i kod autozom no recesivne bolcsti retinitis pigm cntoso (bolest oka sa oštećenjem retine), a do danas je poznato šesl posebnih lokusa za primormi autozom nu reccsivmi mikrocefoiiju.

Poremećaji fenotipa u sla l mutacija na različitim genetičkim lolcusima zovu se genokopije, dok se isti poremećaj fenotipa, koji je izazvan faktorima spoljošnje sredine zoveferiokopija.

t ~ Zxijl i f) iu 1! [jo y H f i □ ii u 4 ® S m [5 i

Aficiran

@ Prenosilac •

Rodoslov X-ve?jine recesivne osobine koja aficira muškc osobe.

MODRI..I ^ASiFCiVAN.'A

sin lcraljice Viktorije Ecivard VII nije nasledio laj gen, te ga tako nije ni mogao preneti svojim naslednicima.

Genetički rizici

Muškarac prenosi svoj hrom ozom X svakoj svojoj ćcrki, a svoj hromozom Y svojim sinovimo. Ukoliko muškarac koji je afici ran hcmofilijom ima decu sa zdravom ženskom osobom, sve njegovećerke će bili obavezni jnenosiod, ali nijeđan njegov sin neće biti aficiran (slika 7.) I). M uškarac ncjnože preneli X-vezanu osobinu svom sinu, osim u izuzctuom shičaju kao šio je uniparentalna heterodizom ija (stT. 115).

Ako ženska osoba prenosilac X-vezanog recesivnog pore- mećaja ima decu sa zdravom mtiškom osobom, jedan od dva sina ili 50% muških potomaka ima rizik da bude aficiran, a jedna od dve ćerke ili 50% ienskih potomalca ima šansu da postane prenosilac (slika 7.12).

Neki X-vezani poremećaji nisu kompatibiini s preživljava- njem do rcproduktivnogdoba, te ih stoga i ne prenose aficirani muškarci. Duchcnncovo mišićna distrofija je najčešća mišićna distrofija i spada u vrlo ozbiljne bolesti (str. 297). Prvi simptomi su nestabilan hod, problemj pri penjanju uz stepenice,kao i čcsti padovi. Oko đesete godine aficiranim dečacima neophod- na svi invalidska kolica. Slabost mišića postcpcno napreduje, !e aficirane muške osobe ostaju vezane za krevct i vrlo čcsto uini- ru već u kasnom pubcrtetu ili ranim dvaciesetim (slilca 7.13). Pošto aficirani dcčaci obično ne dožive doba reprodukcije, bolcst prcnose skoro uvck zdravi ženski prenosioci (slika 7.14).

Varijabilna ekspresija kod heterozigotnih ženskih osoba

Poznato je nckoliko X-vezaniii poremećaja, gde heterozigotne ženske osobc imaju mozaičan fenotip, tj. imaju karaktcristike i normalnih i m utantnih alcla. Muškc osobe aficirane okularnim

(XI_Q .O ‘

: o•V ,

C

■Sin '■ g '

TD M

Žfe: "i.f*

Slika 7.12Punnetov kvadrat prikazuje moguće kombinacije gaincta u potomstvu žensko osobe ptenosioca X-vezanog recesivnoij poiernećaja (Xh predstavlja mutaciju na X-vezanom genu).

albinizmorn u X-vezanoj formi nemaju pigmenta u đužici oka i očnom clnu. D elaljnim pregledom c)čnog dna ženske heterozigotnc osobe za taj očni albinizam, uočava se pigm entacija u vidu mozaika (slika 6.21). Taj pigmentni mozaik možc se objasniti slučajnim procesom X-inaktivacije (str. 99). U regijama s pigm entom , norm alni gen nalazi se na aktivnom hrom ozom u X ,d o k se n a mestiina gdencm a pigm entađjem utantnialel nalazi na aktivnom hrom ozom u X.

Ženske osobe aficirane X-vezanim recesivnim poremećajima

Povrcmcno, ženska osoba može jspoljili za X-vezant recesivne oscbinc. Postoji nekoliko objašnjenja za tu pojavu.

H om ozigotnost za X -vezane recesivne porem ećaje Oesto X-vezano recesivno svojstvo je dakonozam - ili nemo- gućnost da se razlikuje crvcna od zclene boje. Oko 8% muška- raca ima taj porcmcćaj, te ialco je ncuobičajeno, zbog visokc frekvencije tog alela u populaciji, jcdna od oko 150 žcna je đal- tonista (za boje crvenu i zclenu) jc r oba roditelja imaju alel na hrom ozom n X. Stoga ženska osoba može biti aficirana X-vezanim rccesivnim porcm ećajem , kao posledica hornozigotnosti za X vezani alel. Retke pojavc većine X-vczanih bolcsti u ovoj formi ukazuju na lo da fcnomen nije čest. Ženska osobn takodc može biti hom ozigotna ako joj jeo tacaficiran , a niajka zdrava, ali se nova mutacija javlja na njenom hromozomu X i prenosi na ćerlcu. Postoji i đrugi prim er lcoji je ve.oma redak - ako je majka bila prenosilac, a otac zdrav, nova muracija koja se pojavila na njegovoin lirom ozom u X biće preneta sa oca na ćerlcu.

#E Gameti

— “ — ;,------->*-*-*-

: T] r”’'.f ” .' K -■ ;/-■ --■

: | : ; ; \ ; X'»X H XX:■§' !. 51: ^ • , 3 \ Ć e ifa . | | Zdrava :; o ; i » : : . j f prenosila;.' ćeiks S

S 4 11 ■i-'g :5 ?: • \ j Xh Y ;i XY /; : J :j ' ' y . !/-. A ficirani":1 Zdrav •jr-pj s-, j k . / *'n. ^

# Gameti

Xh Y

' \ XXh ' U XY* ćčrka Zdrav

- / prenosilac ;( sin■%'' g - / :__ •'■■'''•■ ■■■'■’■

5 \ XXh • XY^ V ; Ćerka •. • Zdrav

• / prcnosilaćV- sin

A’fiataiSa miijka 1 . . . . osotia..(Xj)Y).. .

vnnetovlcvadrat prikazujemoguće kombinacije gameta Izbegnuta inaktivacija Iuoniozom a X' potomstvu rnuškecjsoljeafi(irai',e X-vezanim tecpsivnim Uglavnom je inaktivacija hromozoma X slučajna je r postoji.’oicmećojem (X1' predstovlja mutaciju na X vezonom genu). jednaka šansa da se inalctivira bilo lcoji od dva hrorno'/oina X u

7

Siifea 7.13Dečak s Duchenncovom mišićnoin disirofijom; obratiti pažnju na uvecane lisiove na nogarna i slabe butne mišiće.

bilo kojoj ćeiiji heierozigolne ženske osobc. Posle inaklivacije hroniozom a X tokoni embriogeneze, u olp iilikepolovini ćeiija jednn od hrom ozotna X jc aktivan, dok je u drngoj polovini aktivan drugi hrom ozom X. Ponekad to nije siućaj, već postoji m ogućnost đa aktivni limmov.om X u većini ćelija heterozi- gotnog ženskog prenosioca bude onaj koji nosi m utantni alel. Ako se to dogođi, žensld prenosilac će ispoljiii nclce sirnptom c i znakove boiesti, pa će se zvati manifcstni heterozigot ili manif'c- stni prenosilac. Takvi slučajevi zabeleženi su u m nogim X-vezanim bolestima, iikljnčujući iDitchenneovu m išićnu clistrofijui liemofiliju A (sti'. 300). Takođe, postojc i podaci o različitim X-vezanim bolcstinia, gdc postoji nckoliko m anileslnih prenosilaca \i istoj porodici, šlo se ukazuje na nasledni poremećaj

110 inaktivacije X (str. 192).

1 ( S J - p ®

N J if (|) El ©

iii 4 j k <t>

IV jM šffi 11 Aficirani

© Prenosilac

Siilca 7.14Rodoslov poiodice s Duchcnncovom mišićnom distrofijom: poremećaj prenose žene, a aliclrani su muškarci. Aficirani rnuškarci ne preživljavaju do doba leprorlukcije, pa n e rnogu da prenose poremećđj.

N um cričke abcracije h rom ozom a X Kod ženske osobe se m ože ispoljiti X-vezani recesivni pore- mećaj, tako što je ona prenosiiac X-ve7.ane recesivne mutacijc i inia samo jednn hrom ozora X, kno kod Turncrovog sindrom a (slr. 272). Postojc ženske osobe s Tnrncrovim sindrom om , he- mofilijom A iii Duchetmeovom m tiskularnom distrofijom.

X-auto7.omnc IrauslokncijcŽenskc osobc s transiokacijom koja uidjučuje jedan hrornozoni X i jedan autozom mogu biti aficirane X-vezanim recesivr.ini porcmećajem. Ako m esto prekida trnnslokacijc izazove pore- mećaj gcna na Jiromozomu X, ženska osoba može biti aficira- nn. To se dešava zbog toga što hrom ozom X koji učeslvuje u transiokađji ostaje preferencijaino aktivan, da bi se održnvnia funkcionaJno dizomija autozom nih gcria (sJika 7.15). Još ranije je zapaženo da se kod ženskiii osoba koje su aficirnne Du- dienncovom inuskiiiaiiion) distrofijom dcšavaju translokacijc liromozoma X sn aiiiozom om na istom regionu kr.itkog lcrnka hromozoma X, što je pom oglo da se m apira gen Ducheimeove. mtisknlarne distroHje (str. 298). To zapažanje biio je neobićno važno i za poziciono kJoniranje mnogih gena čoveka (str. 74).

X-vezano (iorrtinantno nasleđivanje

Iako retki, posloje purem ećaji koji se m anifestuju kod heterozigotnih ženskih osoba kao i l(od m ušldh osoba koje imaju m ntantni aJel na svom hrom ozom u X. To se naziva X vezano dom inantno nasledivanje (siika 7.16). To nasledivnnje sam o na prvi pogied podseća na autozom no dom iiianliio jei' i ćerke i sinovi aficiranc ženske osobe imaju šansu jedan od dva (50%) da budu aficirani. Jpak, postoji jedna vrio bitna raziika. Afi- cirani m uikarac sa X-vezanom dom inantnom osobinom prenosi osobinu svim svojim ćerkama, aJi ne i sinovima. Zato u porodicaina sa X-vezanim dnm inanlnim poreraećajeni postoji povećail broj aficiranih žcnskiii osoba, a nem n direktnog prc- nošcnja s muške na muškit osobu.

Prim erX-vezane dom inan tneosobinejcste rahitis rezislcn- tan na vilamin D. Rnhitis se možc javili ttsled nedostatka viia- mina D n ishrani, ali kod rahilisako jije rezistentan ua vitamin

i ' C l L J M V l t L i 'J

Prekidi

k s M N i• 'i 1 x P21

1 «

I \ IA u t o z o m i

@ 0 n rI I y c

i ¥ \ 1/

V V H ro m o zo m iX

1 fl B )

ifi-ifIvA

J \J Q \J \lA B | A B

Inoktiv irsnn o im a ln i

h io m o 2o m X

JA

Derivat inaktivlian

lnomožoni X

II J l l l l

»I 4 j l f ^ 4

• V j l f l E t l | § § A f l c i r a n i

( © ) P r e n o s i l a c

f fCciije ko je o p b ta n u Sm rt ćelije u s le d i p rek id o m n a Xp21 in sk tiv ac ijc a u to z o m n o g

u zro k u ju p o jav u DMO s e g m e n ta

.i ik a 7 .15

X autozomria translokacija s tačksma prekida, koja rezultira Ouclienneovom mišićnom distrofijom kod ženskc osobe.

0 , porejnećaj se jttvlja čak i lcada se nnosi dovoljno vitaraina D. U toj X-ve/,anoj dom inantnoj formi rezistentnosti na vitamin D olicirane sn kako muške, tako i ženske osobe iako se kod ženskib osoba uglavnom javljaju manje ozbiljne prom ene na skeiehi. Drtigi prim er je X-vezana forma Charcot-M arie -To oth bolesti (nasledna m otorna i senzorna nenropatija).

U nekim X-vezanim dom inantnim poremećajima javjja se nozaicizam kod ženskih osoba helcrozigota. Prim er je moza-

’ctzam abnorroalne pigmentacije kože, koji sc javlja kod žcn- kih osoba heterozigota ?.a X-vez.ani poremećaj inkontinenciia

;agineiila (slika 7.17). To je takode prim er poremećaja koji jc najćešće lelalan za jnuške einbrione koji misledtijti mtttirane

Slika 7 .1 6riodoslovX-vezar.og dominantnog potemećaja.

alele. Sličoi prim eri su i neurološka stanja kao što jc to Rettov sindrom i periventrikularna nodularna heterotopija.

Y -v e za n o n a s le đ iva n je

y-vezo«o ili holandrično nasledivanje podrazum eva da su samo nuiške osobe aficirane. Aficirani muškarac prenosi Y-ve?.ane osobincsvim svojim sinovima, ali nc i ćcrkama. Nekada sc mislilo da se Y vezanc osobine javljaju za neka ncobična svojslvn kao što su porcupine (dlakava) koža, dlakave uši i nožni prsti spojeni opnom. S mogttčiin izuzelkom dJakavih ušiju, za ostale osobine hojandrično nasleđivanje još nije potvrdeno. Medu- tim, pođaci jasno ukazuju na to da ipak H-Y liistokom patibilni antigen (str. J 89) i geni koji učestvuiu u spcrmatogenezi, a na- h'.ze se na liromozomu Y, sam im tim ispoljavaju holandrično nasledivanjc. Ako se desi delecija gena na hrom ozom n Y, muš- ke osobe su neplodne uslcd azospermijc. Nove m elode asistira- ne repi'oduktivne tehnologije, a naročito m etoda itiseminacije (ICSl - intrar.ytopiasniicsperm injection), pokazuju da će i dete rođcno zahvaijujući toj nietođi biti neizostavno nepiodno.

N a s le đ iva n je d e lim ič n o v e za n o za pol

Ranije se naslcđivanje delimičnn vezann za pcl povezivalo sa ođređenim porcmečajima xa koie se činilo da ispoljavaju do- m inantno nasleđivanje u nekim porodicam a i X vezano nasledivanje u drugim porodicam a. D anas se zna đa se to đešava zbog gcna smcštenjh na delu hrom ozom a X, koji je homoiog s hromozomom Y i na taj način izbegava X-inaktivaciju. Tokonj mejoze, sparuju se distalni delovj kcatkih krakova hromozoma X j Y, koji se nazivajn pseudoautozomni regioni. Kao posledica rekombinacije, gen se inože preneli s hrom ozom a X na liro- mozom Y, ili obm uto, omogučavajući transmisiju s mtiškarca na muškarca, što odgovara autozom no dom inantnom nasiedi- vanju. Retka skeletna displazija, Leri-Wcilova dishondrostco- za, kod kojc su aficirane osobe niskog rastn s karakterističnim dcformitetom rttčnog zgloha (MadeJungova dclbrmacija), pokazuje i autozomno dom inantno nnsledivanjc i X-vczano nn- sleđivanjc. Taj poremečaj izazvan jc dclccijama ili nmlacijama na genu niskog rasta {SI10X-shorL slnture homeohox), koji se nalazi ti pscudoautozomalnom regionu.

I v f e E U t M S im v ^ jA

¥B§u& i iipp" ’ I sil

f ^ n j i - • VM’h’.*j’T'Jj&if'fi's i?";i l ■'_ ;|jV& £& & >'i-p>:>i t A j S S i ^ v . i ' - f ^ i f l f e ž t' f' ' ? - ' L v '" / '■ ,J’ '■ • ,•

Slilta 7.17Mozaicizam u pigmentaciji kožeženske osobe sa X-vezanim dominantnim pojemećajem, inkontinencija pigmenti. Pacijentkinja ima muteciju u genu na jednom hromozomu X; pigrnentisann polja ukazuju da je normalan hromozom X inakliviran.Taj tip mozaicizma sledi Blaschkove linip (poglavlje 18).

Uticaj pola

Pojnva da se nelce aotosiomne osobine ispoljnvajti češćc kod jednog pola nego kod drugog, označena je kao uticujpvlu. Gihl i ćelavost primeri su uticajn pola na autozom no dom inantne osobine, gde su pretežno aficirane muške osobe. Ulicaj pola na te osobinc dešava sc vcrovatno đejstvom muških horm ona. G iht se na prim er vrlo retko srcće kod žena pre m enopauze, ali se s godinam a njegova učestalost povećava. Ćelavosti nema knd muških osoba koje su kastrirane. Kod hem ohrom atoze (slr. 230), najće.šćeg aiitozoinno rccesivnog poremećaja u za- padnoju društvu, hom ožigotjie žcnske osobc ćc m nogo redc od muškaraca hoinozigola im ali višakgvožda i sim ptom e kojc ga prate; jnoguće objašnjenje je da žene prirodno gube krv m enstruacijom.

Nasieđšvanje ogfanščerto polom

Nasleđivtmje cgraniće.no polnm odnosi se na pojavu otlrede- nih karakteristika sam o kod osoba odredenog pola. U takve

prim ere spada virilizacija ženske dece aficivane autozom no recesivnim endokriniju poreniećajem, kongenitalnom adrenal- nom hipei'plazijom (str. 165).

UTVRĐ iVA.f\!JE N A Č IN A tM ASLEĐ fVA N JA

G E N E T fČ K O G P O R E M E Ć A JA

M edu živoiinjama na kojima se vrše eksperim enti m oguće je spjovesti odrcdcne tipove sparivanja da bi sc utvrdio načiji nasledivanja osobinc ili poremećaja. Kada se kod coveka ot- kj ijc novi poremećaj, genctičari indirektno priJaze problemu, porcdeći uočeni poremećaj koji se pojavljuje kod potom slva sa sličnim , već poznaiim m odelom nasleđivanja. Da bi se po- tvrdio model naslcđivanja, neophodno je da postoje određene karaklei'istilce. Obično nije moguće ustanoviii način nasledivanja ispitujući samo jednu porodicu, već se m o r 3 proučiti više pnrndica (okvir 7.1).

Autozomno dominantno nasieđivanje

Da bi se usianovilo da li seosobina ili poremećaj nasleduju au- to?.omno dom inaiilno, m ora se obratiti pažnja na tri specifične karaktcristike. Prvo, ta osobina m ora da aficira podjednako i muške i ženske osobe; drtigo, m ora đa se prcnosi s jedne generacije na sJedeću; treće, moraju da postoje sve form e tran - smisije medu polovima, tj. s muškarca na muškarca, sa f.ene na ženu, s muškarca na žcnu i sa žcne na muškarca. Trajismisija s muškarca na muškarca isldjučujc m ogućnost da gen bude s hrom ozom a X. Ako se poremećaji javljaju sporadično, starosl oca može ukazati na novu autozom no dom inanlnu mutaciju.

O kvir 7.1 Karakteristike m onogenskog ili m endelovskog načina nasleđivanja

A utozom no dom inantnoMuške i ženske osobe afici»ane u je<Jnakim pioporcijnma.Afvcirane osobe u više gpneracij?..Tfnnsmisija kod osoba olx> polo, tj. s muškorco na muškarco, 53 Žene na ženu. s muškarco na Ženvi i sa žene na muškarcB.

Autozomno recesivnoMuške i ženske osobe aficirane u jednakim proporcijama Aficirane osobe uglavnom samo u jednoj generaciji.Roditelji m ogu biti u srodsivu.

X -vezano recesivnoIJglavnom Sčimo aficiratte muške osobe.Prenose neafrcirone zenske osobe.MuŠke osobe ne mogu preneti laj poiernećaj svojim sinovinid. tj. nema transmisije s muškarca na muškarca.

X-ve2ano dom inantnoAficirane i muške i ženske osobe, dli <>sio vis<» ženske osobe.2 enske osobe aficirane manje 02biljnijim ixxemeć3jirna nego muške osobe.Aficfrane muške osohe mogu preneti poremećaj na čerke, ali ne i na sinove.

V-ve2 ano nasleđivanjeAficirane sarno muške osobe.Aficiranc muške osobe uvek prenose korokterisiiku svojim sinovimo.

>AČOP- NASl.EBlVAr-i’jA

Autozomno recesivno nasleđivanje

Tri karakteristiko ukazuju na m ognćnost autozom nu lecesiv- nog iiasleđivanja. Prva, poremcćaj podjcdnako aficira i mtiške i ienske osobe; drttga, uglavnom su aficirane sarao osobe u jetlnoj gencraciji braće i scstara (sibship) i nema poremećaja u prethodnim gcncracijama niti u novim. Treće, konsangvinitet dodatno potvrđnjc autozom no rccesivno nasleđivanjc.

)(-vezano recesivno nasleđivanje

I ovde postoje Iri glavne karakteristike koje m ogu polvniiti X-ve2ano recesivno nasleđivanje. Prvo, osobina ili poremećaj aficira samo muške osobe; drtigo, X-vczani rccesivni porc- mećaji prenose se preko neaficiranog ženskog prenosioca na sinove. Aficirane mnške osobe ako dožive doba reprođukcije, mogt) imati aficimne ttnukc preko svojih ćerkj koje su prenosioci. Treće, prenošenje s mttškarca na mnškarca nijc prime- ćeno, tj. aficirane muške osobe ne prenose potem ećaj svojim sinovima.

5C-vezano dominantno nasleđivanje

Da bi se potvnlilo X-vezano dom inantno nasledivanje, mot'a- jit biti potvrdcne tri karakteristike. Prva, afiđrane su i muš- ke i žcnske osobe, ali ženskc ćcšćc. Druga, ženske osobe su uglavnom aficirane m anje ozbiljnim poremcćajima od mtiškjh osoba. Treće, dok aficii ane ženskc osobe mogti preneti pore- mećaj i inuškom i ženskom potom stvu, aficirane mtiške osobe prenosc porcmećaj samo ćerkama (osim kod dd im ične polne vezanosti, str. 111) i to svim. U slučaju X-vezanih dom inantnib poremećaja, koji su letalni za m uške embrione, bićc aficirane samo ženske osobe, a u porodicam a se može pojaviti više žcn- ski)i ncgo muških osoba, kao i brojni spontani pobačaji ako je trudnoća (em brion) sa aficiraniin muškim plodoro.

¥-vezano nasleđivanje

Cjvdc postoje dve karakteristike koje su neop'nodnc da bi se po- ivrdio m odel Y-vezanog nasicđivanja. Prvo, aficirane su samo muške osobe. Drugo, aficirane muške oscbe morajti preneti poremećaj svojim sinovima, npr. muškti neplođnost putcm lCSl (str. 327).

•4ULTIPU ALELi S SLOŽENE OSOBINE

Do sada je svaka osobina koju sm o razmatraii obuhvatala samo dva aieia, norm alni i m utantni. Jpak, nekc osobine i bolesti nisu ni monogene niti poiigcne. Neki geni imaju višc od dva aleina obiika, tj. multiple alclc. Muitipli aicii potiču od jcdnog norm alnog gena koji je m utirao i proizvco različite aieie, od fcojih neki mogu biti dom inanlni, a ncki rccesivni ti odnosu na norm alan aiel. U siučaju ABO sistema krvnih grupa (slr. 193) posioje najmanje ćetiri alela (A,, A„ B i 0 ) . Jedna osoba ■!iože imali bilo koja tlva od tih alela, a oni inogu liiti isli ili mzličiti (AO, AjB, 0 0 itd.). Alele nose homologi hrom ozom i i

zbog toga osoba prcnosi samo jedan alei za određeno svojstvo svakom potomku. Na primer, osoba s gcnotipom AB, preneće svakom svom potoroku ili alcl A ili alel B, ali nikada oba, iii nijedan (tabe)a 7.1). To se ođnosi samo na genc koji su smešte- ni na atitozomima, a ne i na alele na hrom ozom im a X; u tom sitičajti žcna ima dva alela, od kojih se svaki može preneti na potomstvo, dok m nškarac ima sam o jedan alel da prenese.

Napredak u proučavanjit genoma korišćenjcm mtiltiplih DNK proba omognćio je da se počne sa istraiivanjim a slože- nih osobina, tj. bolesli koje sti uglavnom m nogo češće od onih kojc se naslcduju po Mcndelovim praviiima i koje su verovalno posledica interakcije višc gcna. Efekti tih gena mogu biti adi- livni, jedan može bit.i ograničavajući ti odnosu na drugi, jedan može pojačavati ili'višestruko duplirati efekat drugog, o čemu će biti višc rcči u poglavlju 15. Mogućnosl da mali broj genskih lokusa utiče na nckc porcmećaje uticala je na to da sc stvori koncept, cligogenskog nasledivanja.

Digensko nasleđivanje

Digensko nasleđivnnje se odnosi na situaciju u kojoj sc javlja poremečaj izazvan aditivnim efektima heterozigotnih mulacija na dva različita genska lokusa. To se m ože prikazati na prim e- ru odrcdcnih Iransgenih mišcva. Miševi koji su homozigoti za rv ili Dlll ispoljavaju abnorm alne fenolipovc, dok su njihovi odgovarajući heterozigoti norm alni. M cdutim , miševi koji su dvostruki hclerozigoti za rv (rib-vcrtebrae, rebro-pršJjen) i DUl{Dcha-like-I) pokazujti deformacije kičm enog stuba. Kod ćoveka oblik retinilis pigmcntoze, progrcsivnog- poremcčaja vida, izazvan je dvostrukom heterozigotnošćti za mutacije na dva nevezana gena, ROMJ i periferin, a oba kodiraju proteine prisntnc ti fotoreceptorima. Osobc sa sam o jctlnom od te dve mutacije nisti aficirane.

T abela 7 .1 Mogući geno tip o v i,fen o tip o v ii gam eti formirani od četiri alela.-A;; 3 i 0 ns ABO lokusu

Genotip Fenotip Gameti

A,A, A, A,

AA A, A;

8IJ 8 B

0 0 0 0

A,A) \ A.iliA,

A,B A,8 A. ili B

A|0 A, A( ili 0

A,B A;B A, ili B

A;0 \ AjiliO

BO B BiliO

Trialelsko nasleđivanje

Bardet-BiedJov sindrom je retko đism orfno stanje (m ada relativno često u nekim zajednicama u kojima ima konsangvinite- t'a) praćeno preteranora gojaznošćn, polidaktilijom, bubrežnim poremcćajima, pigm entacijom retine i problem im a u učenju. Otkriveno je sedam različitih genskih lokusa i sve donedavno verovalo se da se taj sindrom nasleduje autozom no recesivno. Danas je poznato da se jedan oblik javlja saroo kada je oSoba homozigotna za m ntacijena jednom loknsn, ali jc isto tnko heterozigotna za mutaciju na drugojn Bardet-Biedl lokusu; takvo nasjeđivanje naziva se Irialelsko.

Osim tih modela koji ne slcde kJasično MendeJovo nasledivanje, postoje i drugi modeli lcoji objašnjavaju neke neobične fenomene.

$WTS€iPACIJA

Kod nckih outozomno dom inantnih osobina ili poremećaja, kao sto je miotonična dislrofija, bolest se ispoljava m nogo ranije kod polom aka u odnosu na roditelje ili drugim rečima, m anifestujese ti m nogo težoj forini u svakoj sledećoj generaciji. Taj fenomen se naziva anticipacija. Ranije se verovalo da ie taj efekat rezullat „otklona" p ri pronalaženju, tj. načina na koji su se pronalazile porodice sa aficiranim čJanovima (ispitivanc Su samo porodice koje već imaju aficirane članove). ProbJem je nastao zbog činjenicc da je m nogo vcrovatnije da ćc osobe kod kojih se bolest razvije ranijc ili kod kojih je bolest u težoj formi biti lakše otkrivene (i bili uldjučene u ispitivanja), kao i da će osobe s blažim sim ptoinim a imati decu (na koju će prenositi poremećaj, a neće biti otkrivene). Osim toga, činilo se da posm atrač pošto jc iz iste generacije sa aficiranim probandim a, nije uzimao 11 obzir m noge osobe koje u tom trenutku još nisu bile aficirane, kod kojih će s p bolest pojavili kasnije.

Jpak, najnovija istraživanja pokazuju da u m nogim porc- mcćajima, uključujući i H untingtonovu bolest i m iotoničnu distrofiju, anticipacija pređstavlja pravi biološki fenomen J<oji je rezultat ekspanzije nestabilnih sekvenci ponovaka triplet (str. ?.3). Ekspanzija CTG Iriplel ponovaka na 3’UTK kraju gena za m iotoničnu dislrofiju javlja se najčešće lokom mejoze kod majke, čime se može objasniti teška neonatalna form a tog poremećaja, koji se najčešće dešava samo kada gen potiče od majke (slika 7.18). Slična ckspanzija, OAG na 5’ Jaaju gena za . Huntingtojiovu bolcst (slika 7.19) dešava se tokom mejozc kod oca, što objašnjava povećani rizik za mladalačku Huntingto- novu bolest al<o otac prenosi gen. Postoje i neld drugi primeri, kao što su sindrom fragilnog X i nasledeua spinocerebelama ataksija.

M O Z K f a Z A i «

Osoba ili odrcdcno Ikivo u organizm u m ogu sadržati više od jednog tipa ćelija ili ćelijskih linija, nastalih kao posledica gtešaka koje se dešavaju tokom miloze, ti bilo kojoj fazi posie

zaćeća. Ta pojava naziva se m ozukizam (str. 52). Mozaicizam som atskih ili germ inativnih ćelija može biti uzrok nekih neuo- bičajcnih m odcla nasleđivanja kao i fenotipskih karakteristika aficirane osobe.

Sornatski mozaicizam

Pojava som atskog mozaicizma za monogenski porcmećaj odfi- kuje se m anje ozbiljnim simptomima nego šio jc to uobičajeno ili je ograničena na odredeni deo tela (zbog segm entne distribucije), što se povrem eno dešava kod neurofibrom aloze tipa ] (str. 2S7). Zavisno od pcrioda tokom razvoja u kome se m utacija đogodi, može i ne m ora da se prenese na sledeću genera- ciiu u punoj ekspresiji, što takode zavisi od toga da li m utacija postoji na svim germ inativnim ćelijama ili u sam o nekim .

Gonadni mozaicizam

Otlcrivene su m noge porođice sa autczom no dom inantn im poremećajima, kao šlo su ahonđroplazijn i osteogeneza im per fckla, zatim porodicc sa X-vezanim recesivnim porcmećajima, lcao Ducher.neova m uskularna distrofija i hemofilija, gde su ro ditclji fenolipslu po tpunonorm aln i, rezullati istraživanja ili ge- netički teslovi pokazuju norm alne nalaze, 3li koji imaju jedno ili više aficirane dece. Za le slučajeve najprihvalljivije objašnje- njc jestc pojava gonadnog ili gcrminativnog m ozaicizm a kod

Novorođenče !> teškom hipotonijom koja je rezultai miotonične disirofije nasledene od niajke, a kome je neophodno veštačko disanje

^!0DU!N/6LC&A%n;A:

jjlijf'M- ^ “ i

■ • , r ' ; - : ! j ■■

:ilika 7.19Srebrom obojeni PCR produkli CAG Uipleta u 5' UTR kraju gena za Huntingtonovu bolest aftciranog muškaica i njegove žene; kod žene postoje dva alela slićne velif.ine u nnrmalnom opsegu (20-24 kopije), a kod muškarca postojijedan alel noirnalne veličine (18 kopija) i jedan sa uvećanim brojem ponovak«(44 kopije).Trake na levoj srrani su standardni markeri koji cmogućavaju određivanje veličine CAG ponovaka.(Ljubaznošću Alana Dodge, Regional DNA Laboratoi’/ St Mary's Hospital, Manchester.)

jednog roditelja, kada mutacija postoji sam o u delu gor.adnih ćeliia. Vrlo !cp prim er je dokazano postojanje muiacije u nekim spcrinatozoiđim a u genu v.a kola.ser; koji jc odgovoran za ostcogcnezu impcrfeclu, kod oca koji je kiinićki polpuno normalan, a ima dva aficirana detela od dvc razlićiie partnerke. Za genelićka savetovanja pri pojavi očigledno novih autozom no dom inantnih i X-vezanih reccsivnih mutacija vrlo jc važno imati na umu mozaicizam germ inativnih ćelija koji tikazuje na to da su mogući ponovni rizici (str. 335).

tf$ jP A R E N T A L N A D IZ O M U A

Osoba nonnalno nasleđuje od svakog rodilclja po jeđan od hoinolognih hrom ozom a (slr. 41). U proteklih deselak gocii- na, s napretkom DHK tehnologije, otkrivene su osobe koje su nasledile oba hrom ozom a hom olognog para od jednog roditelja, a ta pojava je poznata kao uniparentalna dizumiju. Alto osoba nasiedi dvc kopije istog hom ologa od jcdnog roditelja ^bog grcžke u mejozi II (str. 43), govorim o o uniparentalnoj hodizomiji (slika 7.7.0). Ako pak osoba nasledi dva različita ho- inologa od jcdnog roditelja zbog greške u mejozi I (str. 43), lo )<: uniparentalna heterodizomija. Prelposlavlja se da je začeće

prvobitno bilo trizom no, izgubivši vrlo rano jedan hrom ozom , što je dovelo <lo „normalnog", tj dizom nog stanja. Trećina ta- kvog gubljenja hrom ozom a, akoscdešava sajednakom učcsta- lošću, dovodi do uniparentalne dizomije. Takođe, pretpcstav- Ija se da sc uniparentaina dizomija može pojaviti kada gamet jednogroditelja nema odrcđeni hom ologni hrom ozom , koji se zovc rtulizomični, a koji se „spasao" fertilizacijom s gam etom , koji je jednom drugom shičajnom greškom u mejozi postao dizoniićan.

Pomoću DNK tehnika uslanovljeno je da je uniparcntalna <lizomija uzrok prenošenja bemofilije sa oca na sina kao i rađa- nje deteta s cističnom fibrozom gde je samo majka prenosilac (pud prelposfavkom da je dokazano očinstvo). Uniparenlalna dizomija za hro.mozom 15, koja potiće od oca vczuje se ili za Prader-W illijev ili za Angelmanov siildrom, a uniparcntalna dizomija za hrom ozom 11 s jednim brojem slučajeva prele- ranog rasta koje je poznato pod im enoin Beckwiih-W jedm 3- nnov sindrom (v. niže).

GE.MOMSK! OTLSAK (IMPRINTiNG)

Genomski olisak ili genuinski im prin tingje epigenetički fcnomen, o kome smo govorili u poglavlju 6 (str. 98). Epigenctika i genomski olisak đovode u pitanje navode Thomasa M organa s počeika ovog poglavlja. lako se prvobitno verovalo da su geni na hom olognim hrom ozom im a podjednako izražcni, danas se zna da se mogu pojaviti različite klinićke karakteristike, zavisno od toga da li je gen nasleden od majke ili od oca. Efckal „porekla roditelja" odnosi se na genomski otisak, a metilacija DNK sinatra se glavnim m ehanizm om kojim sc m odifikuje eksprcsija. Metilacija je otisnk, heinijska prom ena odredcnih DNK selcvenci tokom gamelogeneze, pri čemu sam o mali deo genoma čoveka podleže tom proccsu. Različita ekspresija alela (majke ili ora) može se dešavati u svim somatskim ćelijama, ili u spccifičnim Ikivima, ili na različitim razvojnim stupnjevhna. Do sada je poznato najm anje 80 gena čoveka za koje se zna da prolsze kroz im prinling ( imprinted - otisnut), a regioni koji su uključeni u taj proces poznali su kao različilo rnetilirani regioni (DMRs - Differentially Methylated Regions). DMRs sadrže regionc konlrole otiska (lCRs - Jmprinting Control Ke^/o»i) koji kontrolišu ckspiesiju gena dtižim prinlovanih domcna.

Posiojanje gcnomskog otiska jasno je uočeno kod dva para poznalih dismorfnih sindronia: prvi par je Prader-W illijev i Angelmanov sindrom (hrom ozom 15q) i drugi par je Beckvvi- th-W iedem annov i Russcl-Silver sindrom (hrom ozom l lp ) . Mchanizmi koji izazivaju lc sindrome, iako su složeni, otkrivaju mr.ogo o gcnoinskom otisku i zato ćemo ih u daljem tekstu razm otiiti dctaljnije.

PDAOSR SfNDP.Ofi« (PWS)

Piader—VVillijev sindrom (str. 266) dešava se kod jcdnog od20.000 novorodenib. Karakteriše ga nizak rast, preterana gojaznost, hipogonadizam i problemi u učenjti (slika 7.21). !z- medu 50% i 60% osoba s PWS ima intersticijalnu deleđju

M d KLIN A SlLD IV A iv iJA

Mejozs I

( i

, / ? \ / C \

VI,

Fertilizacija

Gubiir.k hromozoma

Uniparentolnaizodizoinijo

/

0001

V rt )

n\ R\ ft\ l7\ fi\I i y p .

-■ < y O V _y \ _ y

% '■$ Feililizacija

( i )_^

1-

( )\ d U /

Gubitak hromozomo

Uniparentaln«!heterodizomija

Slika 7.20Mehanizam nastanka uniparentalne dizomijc. A. Uriiparentalna izodizomija koja nastaje od dizomičnog gam eta zbog nerazdvajanja u mejozi II, oplođenog s monozomičnim gam etom koji predaje jedan homolog, koji se kasnijp gubi. B. Uniparentalna heterodizomija koja nastaje od dizomičnog gameta jbog nerazdvajanja u mejozi I. oplođenog monozomičnim garneiom roditelja koji predaje jedan homolog, koji se kasnijc-gubi.

proksim alnog đela đngog kr'aka hrom ozoina 15, oko 2M b na što se raože vidcli uobičajenim citogenetičkim

jnetodam a, a ostalak od 15% osoba iina subm ikroskopske dckcijc kojc sc mogu otkriti fluorescejitnom in situ hibridizacijom {3-JSl 1 str. 34). DNK analize otkrile su da je deleriran hio jnozom skovo nvek očev liomolog. Pokazalo se da većina preosialih 25-30% osoba sa PWS; bez dclccije hromOKOnia, ima m ajčinsku uniparentalnu dizomiju. Funkcionalno, to je ckvivalentno deleciji na hromo/.oimi I S koja poliće od oca.

Danas je poznato da se eksprim ira sam o od oca nasleden aiel tog kritičnog regiona 15qU -ql3 . M olekuiarna organizacija tog rcgiona prikazana jc na slici 7.22. PWS jc m ultigenskj poremcćaj i u norm alnim siluacijama, mali jedarni ribonukic- oproiein polipeptid N (SNRPN-Small Nuclear Ribortucle.opro- tein Pofypeptid N ) i susedni geni (M KRN3 itd.) eksprim irsni sn kod oca. Ekspresija je pod kontrolom spccifičnih regiona ktiji kontrolišn otisak, ICR. Analize DNK pacijcnata sa P\VS i raznim drugim subm ikroskopskim dclecijama om oguća- vajn da ICR bude m apiran u segm enlu od oko ;J kb, izm edu

prvog egzoha i prom otora SNRPN i uzvodno ođ okvira čitanja (SNURP small nucicar upstream reading fram e). Za ekspresiju gcna eksprim iranih od oca kao i nastanka dugog SNURP/ SN RPN transkripta potreban je 3 ’ kraj ICR. Geni eksprimira- n i kod jnajke nisu diferencijalno metilirani, već su utišani na očcvon) alelu, vcrovatno sa antisense RNK koja je nastala od SN U R F / SNRPN. U norm alnim ćeiijaina, 5’kraj iC R potreban jc za majčinsku ekspresiju i ukijučcn u Angelm anov sindrom (\>. niže), m etiliranje na majčinskom aleiu.-

A N G E l.M A ftG V 5 !.N » R G M (A $)

Angeljnanov sindrom (str. 266) javlja sc kod jcdnog deieta od 15.000 rođcnc dccc i karakteriše ga epilepsija, ozbiljni problem i u učenju, ncstabilan hod, euibrično ponašanje (slika 7.23). Oko 70% osoba sa AS imaju inlersticijalnu deleciju istog 15ql l-q l3 regiona kao i kod PWS, ali u ovom slučaju na m ajćinskom homologu. Pored toga, 5% osoba sa AS dokazano

MOĐELI NASLEĐiV/\NJA

;j!ika 7.21Oevojčica s Pradef-Willijevim sinđromom

je da jc sindrom nasiao preko oćeve uniparentalne dizomije. Za razJiku od PWS, karokteristike AS javljaju se zbog gubitka gena UBE3A. Kod 10% osoba sa AS mtitacije su otkrivene na UBE3A, jedooni od ubikvitin gena, koji se velikim delom ili isključivo eksprimira na hrom ozojnu 15 u mozgu, a jnajčin- skog je porclda. Nijc sasvim jasno kako mutacije na UBE3A utiću na pojavu karakteristika tog sindrom a, ali je verovatno da nastaje dcstrukcija proteina u centralnom nervnom sistemu koji se tek razvija pod uticajcm libikvitina, naročito tam o gde se UBE3A najjače eksprimira, tj. hipokam pusu i Purkiujeovim čcJijoma.cercbeluma. UBE3A jc pod kontrolom A S 1CR (slika 7.22), a mapiran je nzvodno od SNUHF / SNRPN ispitivanjem pacijenata sa AS i s različitim mi]<rode!ecijama.

Oko 2% osoba sa PW $ i oko 5% osoba sa AS jiuaju j>ore- mečaj u samom ICR. Ti pacijenti imaju Jiajblaze fenotipove. Pacijenti iz ove grupe imaju rizijt od ponavljnnja poremečaja ti potom sm i, dok 2a ostale taj rizik ne postoji. U slučaju AS, ako jnajka nosi iste mutacije kao i dete, rizik od ponavjjanja je 50%, ali čak iako su njeni testovi negativni ?.a mutacije posloji znatan rizik ođ ponavljanja uslcd gonadnog mozaicizma.

Vrlo retko se nalaze porodice sa ta dva sinđroina kotl kojih se prenosi translokacija s proksimalnog riela dugog kraka lu-o- mozoma 15. Zavisno od toga da li je translokadja prenescna od oca ili od majke, aficirano potornstvo u porodici imalo bi ili PW S ili AS. U oko 10% AS slučajeva molekularni defekl je nepoznat.

U innogim geneličkijn laboralorijama vrše se jednostav- ni DNK tcstovi tla bi se dijagnosticirali j PVVS i /.S sindrom i koriŠćenjem različito inetilovanih DNK na lokusu 15cjl l-q l3 (slika 7.24).

Očevalel

Centrompia lclom ersPVVSICR

5 ' 1 1 - - «

( I 'j / Y SNURF/SNRPN UfiESAMKRN3 NDN t r C \ /

MAGE-L2 ASICR V S

Majćin alel

Molekularna organizacija (uprošćeno) no 15c, 11 -ql 31 Prader* Wiilijev sindrom [PWS) i Angelmanov sindrom (A5). Region kontrole iiiiprinta ( O ) z3 ovaj loltus ima dve kom ponente.jedna (više) telornerna deluje kaoPVVS/Cfti sadrži promotor SNUIif/SNRP!--!, koji P-ioizvotJi vife dugih i složcnih transltripata, od kojih je jedan verovatno RNK sntisens inhibitor UBE3A. Druga, (više) centromerna kom ponentaO tJdujekaoA 'i/CR ii;) UBF.3A, Itojije jedini genčija je mdjtinska ekspresija izgubljpna kod 4S ASICII takode inliibira PWS /L.i'na majčinskom alelo. PIV.S ICR tleluje i uzvotJno txJ MKUN3 gerta. MAGE-L2 iNDN, koji su ncmetilovani (o) na očevorn alelu. meiilovani !'•) su na majčinskom aielu.

.'^ODćC.i .N/v<J.£ĐIVANjA

S lika 7 ,2 3

A. Devojpca sa Angelmanovim sindromom B. Odrasiao čovek sa Angelmanovim sindromom.

1 2 3 4

4.2 kb majčina uska

-

f e S ’'& , ; j ,

v'.>v<<-

0.9 kb cčevo traka

SKka 7.24Metoda Southem blot za otkrivanje metilacija gena SN^PIt Posle digestije DNK sa Xba I i Not I, vrši se inkubiranje s prcbom KB17, kojn hibridiznje sa CpG ostrvom u egzonu a gena SNRPN. Pacijem 1 ima Prader-Wii!ijev sindrom, a pacijer.t 2 ima Angelmanov sindrom, dok su pacijcnti 3 i 4 neaficirani. (Ljubaznošću A. Gardner, Departement of Moleculsr Genetics, Southmead I lospital, Bristol.)

BECKW!TH-WiEĐEMANNOV5INDROMi m m

BW S je kiinički hctcrogcn jindrom koji karaktcrišc prckomc- ran rnst. Prvi pul je tnj sindrom opisnn 1963-196'!. godine, a glavne karakterisrike su m akr0 20 inija (prenntalni i/ili pos- tnalalnj prekoineran rasl), makioglosija (vtrlikj je iik ), defekl nbdominnlnog zida (omphalocela, umbilikal hernija, diasta?a rekluma) i neonatalna hipoglikemija (slika 7.25). Postoji i he- mihiperplazija, kao i visceromegalija, bubrežne abnonnalnosti, anomalije na ušima i rascep nepca, a pojavljuju se i embrionski tum ori (posebno Wilmsov tum or).

BW S je poznat u m edidnskoj gcnctici zbog m nogostrukih, različitih i složenih molekularnih inehanizama. Uključeni su genomski olisak, soinatski moznicizam i m ultipli geni, koji se nalaze u 1-M b regionu na brom ozom u 1 I p l 5 (slika 7.26). U regiomi sc nalaze dva nezavisno regulisann m ctilirana dorocna. Više telomerni (različito m etiliran rcgion 1, D M Rl, pod kontrolom ICRl) sadrži očev eksprimiran IGF2 (insulinu sJičan faktor rasta 2) i inajčin eksprim iran H19. Višc ccntrom crni, metilirani domeii (DMR2 pod kontroloro 1CR2) sadrži m jčine eksprirni- ranc KCNQI (koji se pre zvao Kvl.cjTl) i C D K N IC gcnc i očev eksprimiran antisens transkripl KCNQ10TI, čiji prornoloj' j« smešten u genu KCNQ1.

Usled jKiremećajn nnrm alne regulacije m etilacije mo/.e sc prom euili genska ekspresija, pa samim tim i pojaviti BWS. Kod D M R i, m etihcijom na majčinom alelu gubi sc cksprcsija

M O ĐEli NASLEĐlVANjS

lika 7 .25Devojčita s Eeckvvith-Wicdcmann sindromom. Običiite pažnju na veliki jeicik i umbilikalnu heiniju.

H I9 i biaieina 1CF2 ekspresija, što precistavija dve kopijc očc- vog epigenulipa. To se dešava kod 7% BWS slnčojeva i obično je sporadično. Kod DMR2, gubitak roetilacije dovodi do dvc kopije očevog epigenotipa i sm anjene ekspresije CDKNIC; taj

mehanizam obnhvata 50-60% sporadičnih BW'S slučajeva. CDKNIC gen inhibira rast, a mutacije su nađene u 5-10% shi- čajeva BWS. Oko )5% BW S slučajcva su porodični i C D K NlC mutacije su nađene kod 7% slučajeva. Osim grešaka u im printu kod DMRi i DMR2 ima i drugih mehanizama odgovornih za BW S: 1. duplikacije brom ozom a 1 lp5.5 koje se nasieduju od oca (kod ovih slučajeva olkriven je prvi BW S lokus): 2. očeva uniparentalna dizomija za hrom ozom u 11 - uvek pi isntna u obliku mozaika, česlo u vezi s neonatalnom hipoglikcmijom i hemihipertrofijom, s največim rizikom (oko 25%) za einbrion- ske tumore, prvenstveno Wi)msov tumor, te 3. majčinski nasledene balansirane translokacije koje uključuju preraspodele na llp lS .

RUSSELL-SILVEROV SINDROM (RSS)

Ovo dobro poznato stanje inia „snprotne“ karakteristike od BWS jer je kod njega iziaženo prenatalno i postnatahio zaostajanje u rastu. Obim glavc jc rciativno norm alan, lice jc prilič- no maio i trouglasto i podscća na „pseudohidrocefalno” (slika 7.27), a može postoiati i asimetrija tela. O ko 10% slučajeva jc posledica majčinc uniparentalne dizomije, što znači da se na tom hrom ozom u dcsila mctilacija. Suprotno od očcvc duplikacije U p i5 , koja dovodi do preteranog rasta i BWS, majčinc dtiplikacije tog regiona povezane su sa zaostajanjem u rasfu. Nedavno je dokazano da oko trećina RSS slučajeva potiče od abnorm alnog im printa na lokusu 1 ip.)5.5. Dok hipermetilaci- ja ))MR1 potcncira uticaj JGF2 i prctcrani rast, hipomelilaci- j<\ H19 izaziva smanjcn uticaj 1CF2 i suprotne m olekularne i biohemijske posledice, a li pacijenti imaju karakterislike RSS. Interesantno, suprotno od BWS, kod RSS nem a slnčajeva s pro- menjenom metilacijom na centrom em om DMR2 regionu.

-D M R 2---------------------- 1 Očevi aleli |------------ DMR1

ICR1

^ IC,R2 —

•* -*■ ± _ ^ T F ^ fo l ^ '<_l c^^TCtH r !1 n*1' pojsčh/ač

= = f l # s # £ S S J a = = = = = f e 4 C J ^Drugi CDKNIC ^ r c fe n KCNQ1/* IGF2š^TCf)—► •OJ H19 7geni ♦ L > — ^ ~ C “ " < /N V \ j / KCNQlOri

Majčini aleli

Centromera 1 elom cia

-ieka 7.26Molekularna organi7acija (upiošćcna) na 11 p l 5.5: Beckvvith-VVicdemannov i Russell-Silveiov sindrorn. Region sadrži dva imprintovarta 'loniena (DMRi i DMR2) koji su nezavisno regulisani. lCRs su razlićico metilovani (metilovani i nemetilovani). CCCTC-vczujući faktoi (CTCF) vezuje se s iiemetilovanim alelima oba ICRs. Kod DMR], koordinirana regulacija dovodi cio ekspiesije IGF2 samo kod očevog iilela i do ekspresije H19 samo na majčinom alelu. Kod DMR2. koordiniiana tecjulacija dovodi do inajćinr.kc ekspresije KC!'JQ1 i CDKNlC ;i drugihgena) \ očeve ekspresijeKCNCjiOTt (ru;kodirajuća RNK sa antisens transkripcijom na KCNOI). Ugaonc crne strelicc pokazuju piavac tr«nskripcije

7 ,v.ocai n a sI lĐ ivaiija

S lik s 7 .2 7

Cevojrira 5 Russel-Silveiovim sindiomom. Obratiti psžnju na ispupčeno čelo, trouglasto lite i pseudoliidrocefalni izgled.

IVilTOHONDRiJSKO MASLEĐIVANJE

Svaka ćelija sadrži hiljadc kopija m itohondrijske DNK, a ćclijc mozga i mišića koje '/.ahtevaju više cncrgijc sadrže čak i više. M itohondrijc, pa stoga i r.jihova DMK, naslcduju se gotovo sasvim od majke, preko oocite (str. 43). M itohondrijska DNK im a višu stopu spontanih rautadjn od jedatne DNK, a aitumu- lacija mntacija 11 m itohonđrijskoj DNK odgovohia ie za neke soniatske efckte prim ećene kod starcnja.

S f i te 7 .2 8R o d o s lo v - m itohondrijsko nasledivanje

Prctpostavlja se da kod ćoveka citoplazmatskim ili mitohon- iIrijskim naskdivanjem može objasniti pojava nekih retkih po- remećaja koji aficiraju i muš'ke i ženske osobe, ali se prenose sam o preko ženskih osoba ili m alernalnim , tj. m atroklinhn nasleđivanjcm (slika 7.28).

Ulvrđeno jc da su mutacije na m itohondrijskim genima odgovornc za jedan broj retkih poremećaja s neobičnim kom - birjacijama neuroloških i m iopatskih karakteristika. Ti pore- mećaji su ponekađ uđruženi sa drugim stanjim a kao što su kardiomiopatija i defekti provodljivosti, dijabet ili gubljenje siuha (str. 174). Kako m itohondrije imaju važnu uiogu u ćelijskora melaboJizmu zbog oksidativne fosforilacije, nc izncnaduje to da su organi koji su najosetljiviji na m itohondrijske mutacijc centralni nervni sistem, skeietna m uskulalura i srce.

Kod većine osoba m ilohondrijska DNK je identična u razli- čitim m itohondrijam a, tj. pokazuje hotnoplazmiju. Ako se kođ neke osobe m utacija pojavi u m itohondrijskoj DNK, pojaviće se dve populacije m itohondrijske D NK i!i heleroplazmija. Ko- ličina m itohondrija s mutacijom razliknje se u ćelijama i tkivima, što bi zajedno s m utacionom hclerogenošću jnoglo bitj moguće objašnjcnje za fenotipove koji se razlikuju po ozbiljno- sri porcracćaja Icod osoba aficiranih bolesiim a koie se nasleđu- ju preko m itohondrija (slika 7.2y).

Homoplazmija-nema bolesti Nema bolesti Nema bolesti

120

,Q d

đ P Ć V

Blaža bolest Teška bolest

S !iiw 1 .2 l -Progresivan uticaj hctoioplaztnijo 11a kliničku sliku bolc.ti (od lakše do teže) koja sejavlja kno posledica mutacija u iniiohondrijskom genomu. Mala ptoporcija mutantnih mirohondrija dobro se podnosi, ali kako količina raste. javljaju se sve teži poiemečaji u ćelijams I tkivima (rasenčeni krug predsiavijajei.il-:) ćelije).

'MDOEU I ASLEĐIVAI'JJA'

Pošto sc matroklino nasiedivanje odnosi na poremećaje koji su direktno posledica mutacija u mitohondrijskoj DNK, tako- đe je važno prim eliti da su m itohondrijski proleini kodirani uglavnom gcnima jedra.

Mutacije na tim gcnima m ogu imati razoran uticaj na funkcije respiratornog ianca u okviru m itohondrija. U le pri- mere spadaju geni koji kodiraju proteine u sistemu citohroma c(CQX), čije mutacije se nasleđuju autozom no recesivno, kao i gen G4.5 (TAZJ, koji je X-vezan i izaziva Bar(/)ovsindrom (en- dokardijalna fibroe)astowi) kod muških osoba (str. 175). Posio- ji čak i niitohomliijska miopatija koja se autozom no dominan- mo nasleđuje i u kojoj se mogu otlcriti multiple mitohondrijske delecije DNI< iako gen(i) koji m utira u lim uslovima još nije poznat. U poglavlju 11 (str. 174) biće još reči o mitohondrijal- nim poremećajima.

PREPORUČENA LITERATURA

OdIcsoii VV, Saundcrs 1: R 1902 Expcrunenial sludies in the physio!ogy

of heredily. Roval Society Reporls to the Evolution Committee, pp. J32-131

:Jrvn zapnianjn kod Mendelovog naslcJivanja.

Bennet R L. Stcinhaus K A, Uhrich S 3 et al 1995 Rccommcndalions for slaiulardized human pedigrcc nomcndaturc. Am J Hum Gcnet 56: 745-752.

HaU J G 1983 Somatic mosnicism: obscrvations related toclinica) gcnetics.Am J Huni Genet 43: 355-363.

Prcgled oikrića u kliničhoj genelici koja su ptvizašhi U soniatskog mozcu'aztna.

Hall J G 1990 Gcnomic imprinling: rcview and relevancc to human disea- ses. Am J Hum Genet 46:857-873.

Obiman preglcdprimcra %etiomskog oliska u naslcthnm boiestinm rovcka. Ueinig R M 7.000 The monk in the garden: thc lost and found genius of

Gregor Mendcl. Hongliton Miffl in, London.Zivol i rnd Gregorn Mendclo - istorija radanja gcnctike.

Kingston M M 1994 An ABC ofdinicn] genctics, 2nd edn. Brilish Medical Association, l.ondon.

Principi klittiCkc gen dike.

Reik W, Surami A (cds) 1997 Genomic imprinting (Frontiers in MoJecular Biology). IRL Piess, Lomlon.

Detaljni primeri i mchaniznii gcnomskog otiska.

Vogel V, Molulsky A G 1996 Human genelics, 3nd edn. Springcr, Berlin.. Dclnljna objašnjenja nckih pojmova gcnclikc čovr.kn iz owgpoglavlja.

C A 'T’CTT?*š ra U R lM n .

@ Često je neophodno izučavati porodicu da bi se ! utvrdio način nasledivanja osobine ili poremećaja i da bi se omogućilo odgovarajuće genetsko savetovanje. Po- stoje standardnc skraćenice - simboli za obeležavanje rodoslova.

% Mendelovi ili monogcnski poremećaj m ogu se na- sledjivati na pet načina: kao auto?.omno dom inantno, : autozom no recesivno, X-vezano dom inantno, X-vezano rccesivno i Y-vezano nasledivanje.

j © Autozom no dom inantni aleli ispoljavaju se u hetero- zigotnom stanju i obično se prenose s jedne generađje na drugu, a sam o povrem eno pojavljuju se kao nova mutacija. Podjednako afjciraju i muške i ženske osobe. Za svako dete rodcno od roditelja sa lieterozigotnom autozom no đom inantncm mutacijom postoji 50% šanse da taj gen nasledi ocl aficirancg roditelja. Autozom no do-

; m inantni aleli inogu ispoljavati smanjenu penetrantnostj i različitu izražajnost i mogu biti ograničeni polom.

@ Ailtozomno recesivni porcmećaji ispoljavaju se samo ! u homoxigotnom stanju i obično aiiciraju sam o osobei u jednoj generaciji, obično u jednom sibshipu (braćn ii sesirc 11 jcdnoj generaciji) u porodici. Oni podjcdnakoj aficiraju i muške i žcnske osobe. Potonici roditelja kojiI su heterozigetni za iste autozomno reccsivne alelc imaju| šansu 1 : 4 da će biti hom ozigotni za taj alel. Što je tedi1 autozom no recesivni alel to ie veća verovatnoća da su: roditelji homozigota u konsangvinitetu. ;

j @ X- vezani recesivni aleli ispoljavaju se sam o kod muš-; kih osoba. Potom ci ženskih osoba heterozjgota za X-ve-| zanc rcccsivnc alelc imaju 50% šanse da naslcde alele od

majkc. Ćerke mušlcih osoba sa X-vezanim recesivnim iolelom uvck su heterozigoti, ali sinovi nc inogu naslcditi |

| taj alel. Vrlo retko ženskc osobe ispoljavaju X-vezanu re-i ccsivnu osobinu jer su homozigotne za alel, imaju jedan |I hroinozoin X, imaju sfrukturnu preraspodelu jednog od j; hrom o2om a X, ili su heterozigotnc, ali sa izbegnutom ili |

ncslučajnom X-inaktivacijom.

| S 1 Postoji samo nekoliko poremećaja za kojc sc zna da] se nssleđuju X-vezano dom inantno. Kod X-vezanih do-j m inantnih poremećaja, muške osobc hemizigoti uglav-i nom sir m nogo ozbiljnije aficirane' nego ženske osobe i: lieterozigoti.| ! ; '# Neobićne karaktcristike monogenskog nasleđiv.injaj objašnjavaju se fenom cnim a kao što su genetička !ie- iI lerogenost, mozaicizam, anticipacija, genomski otisak ;; (imprinting), uniparentnlna dizomija i m itohondrijsko j; nasledivanje.

— —E Poligensko i multifaktorskoO nasleđivanje $ 0 ?

M nogi porc-inećaji lcoji se pojavljuju u porodici ne nasleđuju se po pravilima MendeJovog naslcdivanja. Prim eri takvih po- rejncćaja obuhvataju nckoliko najčešćil) kongenitalnih malformacija, kao i mnoge čcstc stcčene bolesti u dctinjstvu i zrelom dobu (olcvir 9.1). Te bolesti pokaznju očiglednu tendenciju pojavljivanja u porodici, a učestalost kod bliskih rodaka aficiranih pojedinaca uglavnom iznosi 2-4% , um esto m nogo viših vređnosti koje bi se pojavile đa su te boicsti izazvane mutacija- m a jednoggena.

Po svcmu sudeči, te poremećaje izazivaju mnogi faktori, kako genetički, tako i faklori okrnženja, te sc takvo naslctlivanjc naziva multijaktorsko uasleđivanje. M edutim , ćinjenica je da genetički m chanizm i još nisu dobro poznati. D oskoraje pre- vladavalo n)išljenje da u m ultifaktorskom nasleđivanju dolazi do interakcije faktora sredine s m nogin’ genima, a da pojava poremećaja 11 populaciji u najvećem bioju slučajeva prati krivu norm alne distribucijc. U skiadu s tom tcorijom , pojedinci Su aficirani ako se nalaze na pogrešnom kraju distribucione krive. Taj koncept norm alne distribucije izazvane dejstvom m nogo gcna koji se nazivaju poligcni, i koji dcluju aditivno, priinetijiv je na fi'/.iološke karakteristike, kao šlo su visina, a verovatno i krvni pritisak. ipak, novija islraživanjapokazuju da kod bolesti

O kvir 9.1 Porem ećaji koji se nasleduju multifaktorski

Kongenitaine malformacije Rastep usneKongenitalna disiokDcija kuka Kongenitalne srčane mane Oelekt netvne cevi Slenoza pilorusa Talipes malfor macija stopala

Stečene b o iesii u detinjstvu i zrelom dobuAstmaAiitizamDijabetesEpilepsijaGlaukomHipenavijaKionova bolesi i ulceiativni kolilis Ishemija • srčano oboljenje Ishemija - rnoždani utlar Manična depresija Multipla skleroza Parkinsonova bolest PsorijszaItcumatoicni ai tritis Si?.ofrenija

kao šlo je insulin zavisan dijabetes, uticaj gena nijc lako razu- meti jer je u nasledivanje verovatno uključeno m nogo lokusa, od kojih neki imaju važnijn ulogu od drugih.

Sekvencicniranje genoma čovtka pokazalo je da je od tri milijarde baznih parova 99,9% idcntično kod svake osobe, što znači da se u proseku sve osobe na ovoj plancti genetički ra- zlikujl) jedna od druge za 0,1 %. U tih 0,1% treba naći odgovor na pilanje zašto su neke osobe osetljivije za odredene bolesli, a nekc zdravijc od ostalih članova populacije. Poznavanje ge- nctičkih varijacija na nivou polimorfizama jednog nuklcotida (Single Nucleotide Poliniorphisms, SN]Js) i m cloda za prouča- vanje genoma omogućava otkrivanje suspektnih alela za mno- gc čcste bolcsti.

P'CLŠGENSKO NASLEĐiVAMJE ■ M § m A L M DISTRIBUCfJA

Pre nego što detaljnije razm otrim o uticaj najnovijih istraži- vanja, neophodno je da kratko izložimo na čcnm sc zasniva poligensko ili kvantitativno naslctlivanjc. To ukJjučuje naslcđi- vanje i cksprcsiju fenotipa koji je odredcn m nogim genirna na različitim lokusima, gdesvaki gen isjioljavamali aditivni uticaj. Aditivan efekat oduosi se na kumulativan uticaj gcna, a nijedan gen nije dom inantan i!i rccesivan u odnosu na drugi.

U okviru 9.2 navedene su nekc karakteristike koje pokazuju kontinuiram i distribttciju u opštoj populaciji, a kojesu vrlo bli- ske normalnoj distribuciji. Prikazano grafički, dobija sc sim e trična ki'iva u obliku zvona, koja se ravnom erno prostire oko srednje vrednosti (slika 9.1).

Raspon distribucije oko srednje vrednosti odreden jc stan- dai djioni devijacijom. Oko 68%, 95% i 99,7% svjh posm atranih slučajeva nalazi sc oko srednje vrednosti, plus i!i m inus jedna, odnosno dve ili tri standardne dcvijacijc.

O kvir 9 .2 O sobine Ijudi koje pokazuju kontinuiranu norinalnii distribuciju

Krvni pritisak Derinatoglifi Obim glave Wr,inaInteligencija Boja kože

FOUGnt'&KOi MULTIIAi'rrORSKSNASLEfilVAli'F

Mogućc je dokaziili Ja se fenolip s norm alnom distribtici- jom 11 opšloi populaciji pojavljuje kao posledica poligenskog nasJeđivanja, Ij. zbog uticaja mnogih gcna na različitim lokn- sima, od koji svaki gen ispoljava jednak aditivni uticaj. To se može objasniti posmatrajući osobinu kao što je visina. Ako visin« odrcđuju dva jednako frekventna alela: ,,a“ (visok) i ,,b" (nizak) na jcdnom lokusu, dobiće se diskontinuirani fenotip sn tri grupe 11 odnosn 1 (visok - a a ) : 2 (prosečan - ab / b a ) : l(n izak -b b ). Ako istu osobinu odrcduju po dva alela na svakom od dva loknsn koji m edusobho deluju ađitivno, to dovodi do nastanka 5 fenotipskih grupa u otlnosu 1 (sa četiri alela za visok ra s t ) : 4 (tri za visok + jcdan za n izak ): 6 (dva za visok ■) dva za n izak ): 4 (jedan za visok + tri za n izak ): 1 (4 za nizak). U sistemu sa tri lokusa, od kojih svaki ima po dva alela, odnos fenotipova bi hio 1:6:15:20:15:6:1 (slika 9.2).

)z ovoga sc možc videti da ako broj lokusa raste, distribuđja podržava norm ainu krivu, žto potvrđuje koncept da je svoj- Stvo kao visina određeno aditivnjm cfektom m nogih gena na različitim iokusima. Proučavanja korelacija osobina kao što ie visina i n manjoj m eri inteligenđja u porodici, takode potvrdu- ju taj konccpt. Korelacija je stalistička mcra stepena asocijacije vnrijabilnih fenomena ili jednostavnjje rečeno, m era stcpcna sličnosti ili povezanosti izmedu dvaparam etra. Pošto prvoste- peni rodaci u proseku dele 50% svojih gena (tabela 9.1), logič- no bi bilo pretpostaviti da će, ako sc osobina kao vjsina naslc- djuje poligeno, korelacija izmcdu prvostcpcnih rodaka (braćc i sestara) biti 0,5. Više stuđija jc poh 'rdilo da korelacija za visinu kod braće i sestaia zaisla iznosi blizu 0,5.

Sigurno je da j okolina utiče na osobine čoveka, kao šlo su visina j intcljgcncija, kao što utiču i geni koji ne ispoljavaju samo aditivni već dom inantan uticaj. Vrlo je verovatno da su svi ti faktori odgovorni za uoćenu pojavu koja sc javlja kođ potomstva, poznalu pod iinenom „regresija do osrednjosti". To se m ože uočiti na prim eru inteligentnih roditclja ili roditelja visokog rasta (ne jskljućuju se m edusobno) koji imaju decu ćija je prosečna visina ilj inleligencija nešto niža od prosečne ili srednje vrcdnosti kod rođitelja.

-26

•l'B

.16

;i'4

• 12-.

Mo

- trl lokusa

• • ■

_ _ 4 :§v ;:ž c^V'Vv' vMiii'l*}.}:

Nizak -*---------------------------------------------------------- ► Visok

dva lokusa

jedan lokus

S lika 9 .2Distiibucija genotipa 73 osobinu kao 5to je visina, s jednim, dvaili tri lokusa, od kojih je svaki sa po dva alcla jednake učestalosii. Viednosti za svaki gcnotip mogu se dobiti binominalnom ekspanzijom (p+q)(irJ, gde je p = q -l/2 . a„n 'je broj lokusa.

Slično tom e, roditelji koji su niskog rasta j]i niskog slepeiia inteligencijc mogu im ati dccu čija jc prosečna visina iJi inte- iigencija niža ncgo kod prosc-ka populacije, ali je zalo viša od prosečnih vrednosii njihovih rodilelja.

Srednp vrednost

-+ .1 S D -(-68%)

- i'2SD — (=95%)

- ± 3SD— (=99.7%)

Ncsma.iia (Gausova) clisiribucija

T abela 9.1 Step.eni s,rodstva

Srodstvo U deo zajednlčkih geno

Prvi step en (1/ 2)RoditeljiBraćd i sestieDeca

Drugi step en (1/4)Tetka, slric i ujakNećaci i nećakinjeDeda i babaIJnuciPolusestre i polubraća

Treći stepen (1/8)Pivi lođaciPradeda i prababaPraun'.ici

S;p ' IGENSKO' I V iiiT!FA:<rOR5KC NASLEĐIVANJE

(ViULtiFAKTGRSKO NASLEĐIVANJE - MOpEL P0DL0ŽN0STI/PRA6A

Uloženo je m nogo truda da bi se poligenska teorija nasledivanja kvantitativnih svojstava ili svojstava sa kontinuiranom distribucijom, proSirila na diskonlimiirane multifaktorske porcmećaje. Prcm a m odelu podložnosti/praga, svi faktori koji utiču na razvoj nekog multifaktorskog poremcćaja, bilo da sn to faktori okruženja ili genetski faktori, mogu sc sm atrati jednom celinom, tj. podiožnošću (sklonošću). Podložnosti svih osoba u populaciji form iraju kontinuiranu varijabilnost, koja ima norm alnu distribuciju kako u opšloj populaciji, tako i kođ rođaka aficiranih osoha. Ipak, kriva podiožnosti kod rođaka bićc pomerena udesno i to pom eranje direktno zavisi od bli- sknsti srodstva aficiranih osoba sa probandom (siika 9.3).

Da bi se diskontinuirani fenotip (npr. aiiciran ili neaficiran) prikazao na krivoj koja je očigledno kontinuirane distribucije, predloženo je da se na krivoj uh 'rdi prag iza koga sc ispoljava abnorraalni fenotip. U opštoj populaciji dco krivc iza praga predstavlja incidencu poremećaja u populaciji, a kod lođaka deo krive iza praga predstavlja incidencti poremećaja u porodici.

Vrlo je važno još jednom naglnsiti da se 2a odredivanjepod- ložnosti u2imaju u obzir svi faktori koji i2azivaju ocredenu bo- Jest. Jednostavno, sm atra se d a pogubna podložnostpredstavlja kombinaciju nekoJiko „io.šili" gena i stetnih faktora sredine. Podiožnost se ne m ože izmeriti, ali srednja vrednost podlož- nosti grupe može biti odredena iz učcstalosti bolesti 11 toj gnipi korišćenjem statististićkih podataka i2 norm aine đistribucijc. Jedinice m ere su slanđardne devijacije i mogu se koristiti za proccnu koreJacije niedu rođacima.

2MAČAJ MODELA PODLOŽNOSTI/PRAGA

Jako se još jednom m ora nagiasiti da model praga nijc sasvim potvrđcn i predstavija hipotezu , a ne dokazanu činjenir.n, nn pruža jednostavno objašnjenje 2a uočenc modele rizika u porodicama za stanja kao što je rasccp usnc/nepca, stenoza pilo nisa i spina bifida. Na prim er:

1. Učestalost bolesti je najveća medu rodadm a najteže aficiranih pacijenata vcrovatno zato što oni predstavljaju iiajekstre- mnije devijacije duž krivc podložnosti. Na primer, za rascep usne/nepca proporcija aficiranih prvostepenih rođaka (roditelji, braća i sestre, potom st\'o) iznosi 6% ako proband ima bilaterajni rascep usne i nepca, ali samo 2% ako proband ima unilatcralan rasccp usne (slika 9.4).

?.. Rizik je najveći m edu bliskim rodacima aficirane osobe i nnglo opadašto su rodaci dalji. Na primer, rizik od spinehifide u prvom stepenu srodstva iznosi 4%, u drngom 1% i u trećem manje od 0,5%.

3. Ako postoji više od jednog aficiranog bJiskog rodaka, ri/.i- ci 2a drtige rođakc sc povcćavajn. Kod spine bificle, akoje jedno od braće ili sestara aficirano, rizik za dntgo clete (ako majka 11c počne sa uzimanjem folne ktseJine u vrem e začeća) iznosi oko 4%; ako je aficirano dvojc bnić.e/sesl ara, rizik za navedeno dete iznosi 10%.

• —

Opšta . / " \ . . ;.populaiiija / V ; i'

/ \ : U čestalost u

P o d l o ž n o s t - j . ’

Rođsci J \ ’ ' •

/ j \ . Učestolost u’ s S porodici

___________ — : .

Podložnost

Slika 9.3I lipotetk’ke kiive podložnosti u opštoj populac iji i koii lodaka,7.3 nasledni poremećaj u komc jc genetska predispczicija muliifaktorska.

4. Ako je boJcsi češća medu osobama određcnogpola, rodaci aficirane osobe koji su rede aficiranog pola biće pod većini rizikom nego rodaci aficiranih osoba sa češće aficiranim pcloin. To je prikazano na prim eru stenoze pilorusa, koja se pojavJju- je pet puta češće kod muškaraca nego kod žena, tj. u odnosu 5 :1 . Proporđja aficiranogpotom stva m uškilipacijenata iznosi 5,5% za sinove i 2,4% za ćerke. M cđutim , rizik za potom slvo aficiraniJi žena iznosi 19,4% za sinove i 7,3% za ćerke. Jedno od inogućih objašnjenja tih razlika 11 ri'/.iku je sieđeće: da bj žeisske osobc bile aficirane, moraju se naći na kiaju krive podJožnosti, pa su i njeni blislu rođaci vrlo podložni za razvijanje ođrcđene bolesti. Pošlo su muške osobe podložnije za razvoj porem eća- ja, ri/ici kod mušluh potom aka su viši nego kod ženskih, bez obzira na pol aficiranog roditelja.

5. Rizikponavljanja za prvostcpene rodakc (tj. braću i sestre 1 potom ke) približava se kvadratnom korenu ućestalosti kod opšte popniacije. Ako posloji učestalost od 1 : 1.000, rizik za brać.u i sestre i potom stvo biće oko 1 :32 ili 3%.

HERITABILNOST

Tako se ne može proceniti podložnost neke osobc 2a određc- ni poremećaj, ipak je moguće odrediti koji se deo etiologijc možc pripisati genetičkim faktorima, a koji faktorim a sredine. To se naziva heritabihiost i definišc se kao udeo u ukupnoj varijansi osobine lcoji se pripisuje aditivnoj genctičkoj varijansi, nasuprot udela faktora sredine. Statističlđ iz.ražcno, varijansa je jednaka kvadratu standardne devijacije. H eritabilnost se

. TOUGtNSKO

Slika 9 .4Težak (A) i blaži (B) oblik rascepa usnc/nepca.

obcležava sim bolom h2 i izražcila je ili kao deo jedinice ili kao vrednost procenta.

Procena beritabilnosti neke bolesti ill osobine predslav- Ija indikacljn relativnog udela genetičkib faktora kao njenili uzročnika, pa što je veća vrednost beritabilr.osti, veća je i uloga genetićkih faktora.

H eritabilnost se procenjuje prem a stepenu sličnosti metlu rođacima, a iiražava se kao koeficijent korelacije, koji se izra- ćimava korišćenjem statističkih podataka nonnalncdistribuci- je. Hcritabilnost sc takođe inože izračunati iz odnosa stepena konkordanse m onozigotnih i dizigotnih blizanaca. U praksi je poželjno proceniti heritabilnosl praćenjem srodnika različite bliskosti i m eriti učestalost bolesti kod rodaka koji žive zajcdno, kao I onih koji žive odvojeno da bi se razdvojili mogući uticaji zajedničkih faktora sredinc. U tabeli 9.2 dati su prim cri heritabilnosti za ncke česte bolesli.

Stepen grupisanja inultifaktorskog porem ečaja u porodici procenjuje se merenjem odnosa rizika braće i sestara aliciranih osoba sa incidcncom u opštoj populaciji. Ta; odnos (s/b risk) rizika braće i seslara prema učestalosti ti populaćiji označava se sa Xs. Na primer, u tipu i dijabetesa, gde incidenca u populaciji Velike Britanije iznosi 0,'l%, a rizik za braću i sestre j'/.nosi 6%, XJe 15.7.a Iip2dijabetcsa uEvropi,X procenjen jc na 3,5 (35% rizika kod braće i sestara; 10% rizik populacije).

5 Đ EN T !F iK A C IJA G E N A KO Jf iZ A Z iV A J U

M O L tiF A K T O R S K E P O R E M E Ć A J E

Multifaktorski porcmećaji sti česti i znatno utiču na pojavu bolesli i sm rtnost Ijudi (slr. 8), pa ne izncnađuje to što sc in- tenzivno vrše istraživanja da bi se olkrili geni koji dopnnose njihovoj etiologiji. Brojne strategije sti korišćene da bi se otlcrili geni koji su mogući uzročnici bolesti. Slika 9.5 prikazuje neke raelode kojc su korišćene u pronaiaženju gena koji su povezani s dijabetesom tipa 2.

A N A L iZ A V E Z A N O S T !

Anali/.a ve'/anosli se pokazala veoma vrednom u m apiranju m onogenskih poremećaja, proutavanjem povezanosti gcnetskih m arkera s bolešću (str. 131). Ipak, ovaj prislup sc ne možc lako prim enili na nnillifaktorske porcmećaje zbog sledećeg:

1. Teorijski posm atrano, ako m ultifaktorski poremećaj ima zaista poligensku genetičku suspektnost, malo je verovatno da će aleli na jednom Jokusu im ati presudan doprinos. Iztizelno je teško matematički razvili stratcgije za otkrivanje vezanosti adi- tivnih „poligena", od kojih svaki neznatno doprinosi fenotipu.

2. Mnoga niultifaktorska oboljenja pokazuju varijacije ti vrem enu početka, pa se genetički slatus ncaficiranih članova porodice ne može sa sigurnošćtt utvrditi.

3. Većitia porodicn s nmllifaklorskom bolešću koja posloji sada ili je nekad postojala, ima sam o jednog ili dva živa

T abela 9 .2 Procena heritabijnošti različitih pcreriiećaja

Poremećaj Frekvenđ ja (%) Heritabiinost

Sizofrenija 1 85

Astma A 90

ftascep usne/nepcs 0,1 76

5teiX)za piloiusa 0,3 75

Ankilozni spondilitis 0,2 70

Talip« 0,1 68

Koionamo-aiterijsks bolest 3 05

Hiperienzija 5 62

Kongenitalna dislokacija kuka 0,1 60

Anencefalija i spina bifida 0.3 60

Peptični ulkus 4 37

Kongenitalna srčana mana 0.5 35

FCLIGĆNSKCI MULTIFAKTORSKO NASLEĐtVANJE

aficirana čiana, pa je usied toga i broj pristupačnih „inform a- tivnih raejoza” za proučavanje obično vrlo mali.

4. Neki očigleđno muitifaktorsld poremečaji, kao koronar- no-arterijska bolest i šizofrenija, verovatno su etiološki hetero- geni sa razjičitim geneličkim i sredinskim uticajiina njiliuvih podtipova koji se ne m ogu lako razlikovati na fenotipskoni nivou.

Bez obzira na navedena ograničenja, napredovalo se u identifikaciji suspektnih lokusa tako što su se menjale m etođe ma- piranja jednog genskog lokusa. Neka od tih dostignuća koja su vezana za pojavu čestih bolesti poininju se u poglavjju 15. Več duže vreme sc smatra da bi najbolje bilo ispitivati pojav- Ijivanje bolesli u takozvanim idealniin pupulacijama. Takva jedna populađja mora bili relalivno velika, izolovana, pa samim lim i genetički homogcna, m ora posedovati opsežnu mc- dicinsku dokumentaciju koja datira unazad m nogo gencracija, veliku banku tkiva, dobro organizovami m edicinsku službu i kocpcrativnc star.ovnike. Takvu idealnu populaciju predslav- Ija 270.000 stanovnika Islanda, pa jc kompaniji koja sc bavi ispitivanjem genoma DeCODE Cenetics dodeljena dozvola za uspostavljanje nacionalne medicinske datoteke i preduzim anje geneličkih istraživanja na Jslandu. Slične inicijative verovatno postoje i u nckim drugim populacijama. Na primer, ncdavno je u Dubaiju osnovan Centar za arapske .studije genoma ( Certlar

fo rA ra b Gcnomic Stuilies - CAGS). Iako te inicijative izazivaju ozbiljnu zabrinulost kako će se koristiti dobijeni pođaci (str. 355), s druge strane tako bi sc m ogii rclativno brzo izolovati geni koji značajno utiču na bolest i sm rtnost Ijudi.

Analiza aficiranog para (brat i sestra)

Standardna analiza vezanosti zahteva podatke o načimi naslcdivanja, frekvenciji gena i penetrantnosti, ali ža mnltifaktorskc poremećaje ti podaci često nisu poz.nati. Jedno od rešenja lcg problcma jeste korišćenje m etode slobođnog modela analize vezanosti, koji je usm eren na utvrđivanje zajedničkih alela ili hromozomskih regiona kod aficiranil) osoba. Zajednički pristup bi bio pronalaženje regiona genom a koji su »iđentični po poreklu" {Identical B y Descent - IBD) kod aficiranih parova braće i sestara. Ako aficirana braća i sestre naslcđuju odredeni alel češće iii rcde ncgo što bi se očekivalo, to ukazuje na tu da alel ili njegov lokus na neki način učestvujc u izazivanju bolesti.

Posmatrajmo roditeljslu par sa alelima AB (olac) i C.D (niajka) na odrcdcnom lokusu. Verovatnoća da će bilo koje od liji- hovo dvoje decc imati oba zajednička alcla iznosi 1 t 4 (slika 9.6). Verov3tnoća da će imali jedan zajednički ale) iznosi 1 :2, a da jiećc iinali nijedan 1 : 4. Ako braća i sestre aficirani odrcdcnom bolešću pokazuju odstupanje od odnosa 1 : 2 : ] •«!

&iO6 ilijO ćruAdhO

O jfS to 0 ili o diB io lo g ija

npr. Kir 6.2 {S€kr€cija imulina)

Po2icija

Npr.NlUDMl CalpainlOModeli Ijudi

Npr.lPF 1 (MOOY A)Modeli iivotinja

Npr. lepiin cb/ob miš

■ ' ■ Genikandidati

l l ■ 4; 11 VarijćVarijante gena kandidatn

~ 'fgfz'’- ’’ %

Oboleli

m

Istraživanjaasocijacije r z p j F k

Kontrolna populacija

i t iv'na a so cija Negativria asocijagja• Pćndvijanje^ u dr.uglm gi’uparria' • f urikciiJnoifV. r.r'idliza Varijjnii ."

Ponavijanje. procesa

SJikaStratecjija u pronslaženju yeria odgovornih za tip 2 dijabetesa (T2DM):Geni kandidati kod čoveka (npr. monogenski oblici dijdbetesa). looznav.mie biologije (sekrecija ili dejstvo insulina) i poziciono kloniranje ili model životinja. Ksndidat gcn se ispiiujc da bi se našle varijante povezane sa T2DM ođredivanjem genotipova kod obolelih sa T2DM i konlroloiri grupe (Preuzeto iz Gloyin A L 2003, Thesearch for lype 7 diabeles genes, str. 111 -127.)

POUGONSkO I K’.b'L 'l KAKTOF ŠKO O

odrcđenu varijantu, to znači da postoji ozročna veza između lokusa i bolcsti.

lako su obavljena m noga ispitivanja genoma za različite po- remećaje i »napirani brojni lokusi, broj gena podložnosti utvr- oenih tom m etodom razočaravajuće je mali. Jedan od razloga verovatno jc u složenoj prirodi m ultifaktorskih bolesti, koje potiču od brojnih gena koji slabo utiču jedan na drugi, a zavise i od uticaja okoline. Neka istraživanja jednostavno nemaju dovoijan kapacitet, pa su nedavni napori usmereni na velike skupine pažljivo odabranih fenotipova aficiranih parova braćei sestara.

Mapiranje pomoću neravnoteže vezanosti (Linkage disequilibrium)

Čim je neki hrom ozom ski region identifikovan kao region podložnosti, ,,/inim mapiranjem" treba snianjiti genetičke intervale. M apiranjc ponioću ncravnolcže vczanosti spada u najbolje m etode (Linkage Diseijuilibrium - L l)) (str. 132), za kojistrukdju haplotipova odrcđivanjcm SNPs u tom regionu. Ako se utvrde tačke rekombinacije kod prcdaka, smanjuju se gcnclički intervali uočavanjcm LD „blokova" (slika 9.7). Geni kandidati unutar regiona se sekvenciraju da bi se pronašle DNK varijante, koje se zatim ispituju da bi se otkriJa asocijacija sa odredenoin bolešću.

■TUDUE A S O C S .IA C U E

0 studijam a asocijacije bolesti poredi se incidenca odredene vavijante kod aficiraniii pacijenata sa incidencom kod pažljivo odabrane kontrolne grupc. Takvo istraživanje često sc naziva i proučavanjc „shičaj - kontrola". Ako sc učestalost u tim dvema grnpama b itno razlikuje, potvrduje se pozitivna ili negativna asocijacija.

Polimorfni sistem koji jc često proučavan jeste HLA sislem an tigcn i leukocila čoveka ( H icim ii I.cukocyU Anligcn Hi.A). HI.A je odreden konipleksniin lokusoin na hrom ozom u 6 (str. 188). Jedna od najpoznalijih HI.A asocijacija postoji izm edu ankiloznog spondilitisa (zapaljenje zglobova) i alela IILA B27.

u — r— ©AB CD

Zajednički

AC AC 2

AD

BCBD

Odnos

1

2

1

;'k a y.«Vsrovatnoća da će brat i sestra imati dva, jedan ili nijedan Z-?!sdnički roditeljski aiel. Znaćajno odstupanje od odnosa 1 :2 • I ukazuje na povczanosr loktisa i bolesti

Taj alel ima je oko 90% svih pacijenata, a sam o 5% osoba i2

kontrolne grupe. jačina HLA asocijacije odredena je odno- som rizika za razvoj bolesti kod osoba sa antigenom i rizika za razvoj bolesti kod osoba bez antigcna (tabcla 9.3). To se zove koeficijent verovatnote. O n pokazuje učestalost pojavljivanja bolesti kod osoba sa specifičniin m arkcrom u odnosu na osobe koje nemaju taj marker.

Jcdna od najvećih poteškoća u analizi asocijacija boiesti je njihovo pravilno tumačenje. Naročito je važno da se isključe slučajnosli ili netačna zapažanja, da prcdložcna asocijacija bude hiološki prihvatljiva, kao id a se pađ jen ti i kontrolne grupe mogu porediti. Ako su ubeđljivi dokazi da postoji asocijacija, znači da je alcl m arker lokusa direklno uključen u nastanak bolesti (tj. lokus podložnosti) ili da je m arker Jokus u neravno- teži (str. 132)sbliskopovezanim lokusom podložnosti. Kada se istražujeasocijacija bolesti, važnoje uzeti u obzir da otkrivanje suspeklnog lokusa ne znači da jc otkriveni gen jedini uzročnik boiesti. Dobar prinier jc asocijacija HLA-B27 kod ankiloznog spondilitisa jer se samo u 1% svih osoba sa HLA-B27 razvija ankjlozni spondilitis,što znači da mnogi drugi faktori, genetič- ki faktori i faktori okružei)j3 utičti na pojavti te bolcsti.

Pozitivni rezultati dobijeni ispitivanjima asocijacije zahtevaju ponavljanje i u drugim populacijama. Asocijacije su česlo Iažno pozilivne zbog slojevitosti populacije, tj. populacija sa- drži odreden broj podgrupa, a roože se desiti da i bolest i alel pripadaju istoj podgrupi. Poznat je priroer objavljen u studiji Landera i Schorka, koji su u populaciji San Franciska povezali HLA-Al s veštinom korišćcnja kineskih štapića. Ta ssocijacija objašnjena je prostom činjenicom da je HLA -A l m nogo čcšći kod Kineza nego kod pripadnlka bele rase.

Test neravnoteže transmisije (T r a n s m is s io n d i s e q u i l ib r h im t e s t )

Jedan od načina da se izbegnu problem i zbog slojeviiosti po pulacije jcstc korišćenje konirola baziranih na porodicam a. T'esl neravnotcže Iransmisije (Transmission Disequi!ibriwn T est TDT) zahteva skup od Iri člana, aficiranog probanda i oba roditelja (bez ob2ira na to da li su aficirani). N a prim er, za roditelje koji su hcterozigoti za m arker alel koji se ispituje mora se odrediti koliko se puta taj alel preneo na njihovo aficirano potomslvo i porcdili s brojem transmisija drugih alela. Pove- ćana transmisija m arker alela može ukazati na asocijaciju, ali definitivan dokaz da je jedna varijanta alel podložnosti, zahteva obimnija funkcionalna ispitivanja.

ISP8TIVAM JE A S O C !J A C !J E

C E U 3 K U F H 0 G G E N O M A

U ispilivanjima asocijacija celokupnog genoma istraživači po- rede cclokupan gcnom izm eđu obolelih i kontrola, što daje bolje rezultate nego kada se ispituje vnrijanta po varijanta. Stoga se ta nova m etoda može koristiti za otkrivanje novih gcna podložnosti za bolesti. Tehnološke prednosti te m etode omogućavaju simultano testiranje i do 500.000 SNP na jednoj mikroploči (microarray) (500 I( ,,SNP Čip"). U Velikoj Brita- niji, Wellcome Tmsl. je finansirao velilci projckat koji sprovodi

•;y ; . ? !0 k

1 4 1

Rt3p^)FNSRy;fk\ui:I !f AKTOFŠKO KA5>t E Đ.'VAN_'E

WKU»—n nxn : .«,s >i

i acr i aaBesgm^gg's ' r ■* ■■ • » ♦ <■ ■’ . -: '

,4- -;..■ / >v" '«; :. r* a . * v « 2 a « + f '

•S4 c -j ♦ t -f „•rf. • * **•

% .!>■ ^ I

»v«1 C

Sfika 9.7LO siruktura cjena za glukokinazu. Predstavljene su r! vrednosti između 84 SNPs regiona na i 16-kb. Ako r2 ima vrednost 1, to uka2uje na to da su dva SNP vezana. Postoje dva bloka LD u genu glukokina2e (podvučeno crvenim).

Tabela 9.3 IzracUnčivanje koeficijerlta verovatnoće'za asocijacija so bolesću

Alel 1 Alel 2

Pacijenti a b

Kontrolna grupa c d

Kocficijcntvefovamoće

“ a / c : b / d - ađ / bc

ispitivanja asocijacije ceiokupnog genoma na oko 3.000 osoba iz kontrolne grupe i 2.000 pacijenata afiđraniSi tubcrkulozoni, koronarnojji srtano in bolešću, đijabetcsom tipa 1, đijabetcsom tipa 2, reumaloiclnim artritisom , Kronovom bolcšću i ulcera- tivnim koJitisojn, bipolarnim ))orcmeĆ3jem ili iiipeftenzijoin (l)ttp://www. wtccc.org.uk).

Međunarodni projekat HapMap (http://www.hapmap.org)

Pošto je procenjeno da možda ima i do 10 miliona SNP u genomu čoveka, nm ogi SNPs sti u neravnoteži vezanosti (linkage ilisequitibrium) (str. 132), pa se i zajcdno nasleđuju. Rcgioni vezanih SNP z.ovtt sc haplotipovi. Pojedinaćan SNP m ože se izabrati kao „praliJac" ( ta g ) liaplotipa, a naziva se tag SNP. M eđunarođni projekat Hap Map koji urvrduje liaplotipove u različitim populacijam a (tabela 9.4) ilao je i procenu da ukupan broj tag SNP iznosi izm edu 300.000 i 600.000, zavisno od proučavane populacije. To znači <k ispitivanje asocjjacijc u ce- lokupnom genom u sa o)<o 500.000 tag SNP može posJužiti ?.a otkrivanje većine genetslcih varijadja n genomu čoveka. Proje- kat HapM ap će biti pravo bogalslvo jer će omogućiti otkrivanjc gcnctičkih prcdrspozicija za čestc bolesti kao što su kardi- ovaskularne bolesti, dijabetes, kancer, autoim unska oboljenja i psihijatrjjski poremećajj.

T abela 9 .4 Populacije ukljtičene u rneđunard'dni . projekat Hap Map

Grad / 2 emlja Poreklo Analizlranl uzrod

Ibđan, Migerija joruba 30 (po jerion odrasiao i oba

roditelja)

Tckio.Japen jopansko 45 obdbč koje nisu u biodstvu

Peking, Kina kinesko 45 osd>3 koje nisu u srodslvu

SAD scvernoevropsko i zapacJnoevrepsko

30 (po jedan ocJrastao i oba roditcljo)

ZAKUUCAK

Tcrmin m ultifaktorsld nastao je <ia bi se što bolje opisao mo- ilel nasledivanja, koji karakleriše veliki broj čestih poremećaja koji se javljaju u po ro d id (grupisanje u porodjci), a verovatno nastaju jjilerakcijom genetičidh faktora i faktora okruženja. M eđutim , genetički pioccsi koji izazivaju te poremečaje još nisu najbolje objašnjeni. Model pođložnosti/praga trebalo bi posm atrati sam o kao zanimljivu hipotezu, a ne kao dokazanu naućnu činjenicu.

Jstraživanja n m oleknlarnoj biologiji poćinju da otkrivaju nckc mistcrijc m nltifaktorskug nasleđivanja. U proteklih deset goclina obavljena su brojna ispilivanja na pacijentima i kontrolnim grupnma i došlo se do vrednih kolekcija DNK, a u tolcu su i nova ispitivanja. Na primer, u projektu Biobanka u Vclikoj Britaniji (hUp://www.ukbiobank.ac.uk) biće sakupljeni DNK uzorci i podaci o zdravlju i načinu života Ijudi, na uzorku od 500.000 dobrovoJjaca, starosti izmedu 40 i 69 godina. To ćc prcdslavljati pravo bogatstvo za naučnike koji će u »ared.uih20-30 godina nastaviti svoj rad n prončavanju bolcsti kao što

http://www.hapmap.org

http://www.ukbiobank.ac.uk

su kancer, srčana oboljenja, đijabetes i Alchajmerova bolesl'. Naučnici se nadaju da će to nm nogom e pom oći da se razvijti nove i bolje m etođe sprečavanja, dijagnosliciranja i lečenja tih bolcsti.

Usled tehnoioškog razvoja tipizacije SNP, kao i boljeg ra- 2 iimevanja genetičkih varijacija istraživanja će u narednom periodu postati izuzetno zanimljiva, jer će se ti novi pristupi primenjivati i na poJigenske bolcsti. U poglavlju 13 izneti su neki prim cri do sada postignutih rczuilata.

Jakojegenetički nticaj kod jji n i t ifo klo rski h porem ećaja zna-

čajan, ni 11 kom slučaju ne treba potceniti istraživanja koja se odnose na uticaj faktora okruženja na te poremećaje. Na primer, dokazan jc pozitivan efelcat folne ldseJine tt sprečavanju defckata nervnc cevi.

PREPORUČENA LITERATURA

Bolstein I), Risch N 2003 Discovcring gcnotypcs undcrlying human phc- notypc5: past succcsses for mcndclian discosc, future appioactscs for compiex discasc. Naturc Gcnct Suppl 33: 228-237.

D okazi k o jip o lv n tu ju do svojstvo srpas/c ćelije om ogućPrcpornčcnc slralc-

gije 2« itientijikaciju gcna ko d kom plcksitih boles/i.

Carison C S, l:J)cile M A, Krugly.ik L . Nickcrson D A 2004 Mapping com-

plex dise.nsc loci in tvholc-gcnomc associnlion studics. Nalure 429: ■J-16- 452.

Koriščcnje osoctjocije celaggenomn za iden/ifikociju poligena.

F alco n erD S 1965 T he in lic ritan ce u f ti;fbi!ity to c e rlo in d iscases c stim ated

irom thc incidencc am o n g relativcs. A n n H um G c n c t 29: 51 76.

Moticlpcdložnos//pruxa i koko se odnosi među rotlocima nicgu upotrebiti ria bi se izracimaln hcritabilnost.

Fraser F C 1980 Hvolution o f a pa la tab ic m ultifac to ria l th resho ld inodel.

Am J Hum Genet 32:796 8)3.

In/eresanln ipredlozi morlela ko ji objnlnjtivG ju m ultifnk /orsko naslediviinje.

SAŽETAK

® Pojam multifaktorsko nasledivanje primenjuje se na česte kongenitalne deformacije i stečene poremećaje koji se ne nasleduju po Mendelovim zakonima. Veruje sc da li porem ećaji nastaju kao posledica interakcije genetič- kih faktora i faktora okruženja.

@ Vrlo je verovatno da su osobine čovcka, kao što su visina i inteligencija, koje pokazuju norm alnu kontinuiranu đistribuciju u opštoj populaciji, posledica aditivnog uticaja mnogili gena, Ij. poligenskog nasleđivanja.

€« U sldađu s m odelom podložnosti/praga kod multifaktorskog nasledivanja, genetička suspektnost kao i suspektnost sredine u nckoj populaciji naziva se podložnosti pokazuje normaJnu distribucijn. Osolie su aficirane ako njiJiova podložnost preJazi prag krive podložnosti.

Rizici ponavjjanja multifaktorskih poremećaja kod srodnika zavise od ozbiljnosti bolesti, stcpena srodstva sa indcks siučajem, broja aficiranih bliskiJ'i rodaka i ako je viša učcstalost kod jednog pola, zavise od pola indeks sltičaja.

j fe-- Heritabilnost jc m cra udela genetičkc varijanse u| ukupnoj varijansi osobine ili bolesti.

© Lokusi koji učcstvuju u podložnosti za inultifaktor- ski porcmećaj mogu sc otki iti: a) ispitivanjem asocijacije boiesti s varijantam a gena kandidata, b) analizom vezanosti koja, na primer, istražuje hromozomske regione koje stt od istog prelka nasledili aficirani parovi braće i scstara i c) proučavanjcm asocijacije cclog gcnoma da bi se uporedile genctičJce varijante ukupnog genoma tt veJi-

i Jdm istraživanjima koja obuhvataju o b o le le - kontrole.

P W ? ; - . 5 J t mv ; : : ; : ; ;

E?'- "? ~'~/ ^^žVjv i, 7~" • -' ' * „ ' • , ’

M K M l j H K r ^ m m I m M m•i'-••v * ‘\ • -ViU'i.-,... ,v.-i '-.; ; ...: , * "* ,p - y ^ i 'fr • ." . ' •. . \ > i j s - - •.« — t . ^ r ^ . •.•..' ~.:i. ■*■..., ■. . - • . - 'T , . • , < _ ; : r. ,±-'::<,' ; rZ - ■■■_.--;

p ; « l * ^ » » e r ' t t l i i i s r . * i « * i S ^ ' ; # s « s r t i ^ ' , « * » »

M 6 s

145

POGLAVLJE

v '

Hromozomske aberacije

Tokom 1956. godine razvijene su pon7.(iane tehnike za ?.nali- zii htom ozom a, što je ubrzo dovelo do otkrića da je jedan broj odranije poznatih patološlcih stanja prouzrokovan abnormalniln brojem liromozoma. U roku od tri gođinc otkriveni su iizroci Downovogsindroma (47, XX/XY> +21), KJinefeiterovog sindio- ina (47,XXy) iTurnerovogsindi-onia (45, X). Vrlo brzo otlaive- ni su i drugi sindromi sa trizomijom autozoma i tokom sledećih godina je opisano više multiplih inallbnuacionih sindroina ti kojima je postojao višak iii manjak hromczomskog malerijala.

Do d anasje u laboratorijskim bazamn podataka registrova- no najmanje 20.000 hroinozoinskih aberacija. Ako se posmatraju svaki 7.a sebc, vcćina tih poremećaja |e izuzetno rctka, aii uzcti zajedno imaju značajan udeo u m oibidiletu i moi taiitftu čoveka. Horomozomske aberacije su uzrok velikog broja spontanih pobačaja i invaliditeta kod dece, a u genezi većeg broja maligniteta, kako u dećijem tako i u odrasJom dobu, učesU'uju siečene - somatske aberacije hromozomo.

U poglavlju 3 opisani su osnovni principi strukhrre i funkcije hromozoma. Detaljno je objašnjcno i ponašanje hromozoma tokom ćelijslic dcobe, zaiedno sa tcorijsldm razm atranjcm prirodc hrom ozom skih aberacija i načinim a na koje mogu da na- slantt i da se prenose u porodici. U ovom pogJavlju razmatraju sc niedicinski aspekli i obradtiju specifični sindrom i izazvani hromozomskim aberacijaina.

Značajno jc da i medu najpoznatijim aneiiplodnitn sindrom i- ma takode postoji vcliki proccnal spontanih prekida trudnoće (tabela 18.3). To može da se ilustruje poredenjcm incidencc slanja kao što je Downov sindrom u vrcme uzimanja uzorka horiooskih r.upica (11-12 nedelja), am niocentczc (16 ncdcJja) i na porodaju (slika 18.1).

DOWWOV SINDROM (TRJZOMIJA 21)

Ovo stanje je nazvano po dr Langdonu Dovmu, koji ga je prvi opjsao ii Slikama kliničkih slučajeva Londonskc bolnice, 1866. gođine. Hromozomska osnova Downovog sindrom a nije bila poznatasvedo 1959.g o d in e .k ad asu jeo tk rili Lejeunei njego- vi saradnici u Parizu.

Incidenca

Ukupna inddenca na rođenju, korigovana usled sve većeg uli- caja prcnatainog si<rininga, u Velikoj Britaniji u kojoj se vodi nacionalni registar za to stanje, iznosi približno 1 na 1000. U SAD, incidenca na rodenjn je nedavnoprocenjena na 1 :800. U Velikoj Britaniji približno 60% slučajcva Downovog sindrom a otkrije se prenatalno. Postoji izražena korejacija izmcđli pojave Downovogsinciroina i starosti majke. (tabela 18.4).

! INCjDENCA HROMOZOIVISKIH ABERACUA

Hromozomske aberacije postojc kcd najmanje 10% svih sper- niatnzoida i 25% zrelih oocita. Izmedu 15 i 25% svih potvr- denih trudnoća završava se spontanim j^obačajcm, a daleko jc veći bvoj zigota i cm briona l<oji su toliko abnorm alni da nijc moguće da prcžive duže od nekoJiko dana poslc oplodenja. Hromozomskc aberacijc su prisutnc kod pribJižno 50% spontanih pobačaja (tabela 18.1), a incidenca hrom ozom skih aberacija kod morfološki norm alnih em briona iznosi oko 20%. Ova zapažanja navode na zakJjučak da su hroinozom ske aberacije uzrok prckidn vrJo velilcog procenta trudnoća.

Od m om cnla oplodenja pa nadalje incidenca hromozomskih abcracija bi"zo pada. Kod živorodene dece incidenca iznosi 0,5-1%, dok je kod m rtvorodene tlece mnogo veća i iznosi cVo 5%. U labeli 18.2 prikazane su vrednosti incidenceza neke b/omozomskc abnorm alnosti uvvrdene kod živorodene dece.

Kliničke karakteristike

Kiinićke karakteristike su prikazane u okviru 18.1. Najčešći nalaz u periodu novorođenčela ie teška hipolonijn. Karakteri- stičan izgled Jica, podignut spoljni ugao oka, inale ušne škoijke i protruzija jezika (siike 18.2 i 18.3), odm ah izaziva sum nju na ovti dijagnozu, iako kod sasvim m alih i!i nedonesenih beba cve odlike nc morajn da budu odm ah uočljive. Kod blizu 50% dece sa Doivnovim sindrom om vidi se saroo jedna pcprećna brazda na dlanu (slika 18.4), dok sc kod opšte populacije to vida samo kod 2--3% osoba. Kongenitalne anomalijc srca postoje kod oko •10-50% beba sa Downovim sindiom om , a najčešće sejavljaju atrioventrikularni kanai, ventrikularni septalni defekti ductus arteriasus persistens.

Razvoj bolesti

IntelekUialne sposobnosti obolele dece variraju, pri čemu sc 1Q kreće izmedu 25 i 75. Prosečan IQ mladih odraslih osoba jc oko

Aberacija lncidenca(% l

Trizomija .1 2

Trižomija 16 15

Trižpmija 18 3

. frizomija 21 . • S

Trizomije, druge 25

. o.rozomija X ■ , ... ?.0.

Triplcidija ' 15

tetraplordija 5

Druge io

.T ab f la .n ( i.dĆMu j h tifn '.o?

i ' i ’ n p v g i ć S e r i i . n

i.niskiii riberqć.;ja kod.

Abnorm nlnost incidenca na 10 000 rooenja

A utozom ni hrom ozom iTrizcmija 13 2Trizomija 18 3Trl7omlje21 15

Polni hrom ozom i - žen e. 45,X 1-2

47, XXX 10

Polni hrom ozom i - muškarci47,XXY 1047,XYY 10

Druge nebalansirane preraspodole 10Balansirane jDreraspodele 30Ukupno. 90

.T a b e la .1 8 :3 S p ■ :'^ n a r S r n a 7 '.. ■ 7 ; ''

:■ :::: . : ;■:• t n 1 - ićiM i .

Poremećaj Procenat pobačaja (%)

Tri2 0mija 13 95

Trizoriiija 18 95

Trizomija 21 80

Monozomija X 98

— ------ Amniocenteza /60- ™ “- “— Pprpđaju , . 7 :

o termina /o /

u 40- / . /u / / / c / / /^ - / y f

~ 20

°34 36 38" To 42 44 -!6

8 0 ]---------- --------- — ----- ---------------------------------------- — |

Starost majke Igodine)

Slika 18.1Približna inridenca trteomije 21 u vreme analfee liorionskih resica (CVS) (11-12. nedelja), amniocenteze (16. neđelja) i porcđaja. 'lxxlGti iz: llonk E 6. Ooss P K Jackson l, Pergament t, Dramboti B.1908 MatemaiAge-specific rates o f47+21 and cther cytogenetic obnormolities (liagnosecl in the first trimester o f pregnoncy in chorionic viilus bicpsy specimens. AmJ. Ilum Genet 42:797-807; iCuckieHS, WoldNJ, ThompsonSG. 1987Estimatinga womans risk o! having o pregnonc.y associated ivith Oovvn syndrome using her oge and serum olpho-fetoprotein level. Br J Obstet Gynaecol 9't: 387-402)

4CM5. Sođjalno ponašanje jc relativno dobro razvijeno i ve- ćina dece sa Downovim sindrom om je srećna j vrlo osećajna. Visina odrasiih se kreće oko 150 cm. Ukoiiko ne postoje teš- ke sreane anomalije koje u 15-20% slućajeva dovode do ranog sm rtnog ishoda, može se oćekivati prosećna dužina života od50 60 godina. U kasnijcm periodu iivota kod većijie oboieli!) se rnzvije Aizheimerova bolest, verovatno zbog „doznog" efeklf. gena, pošlo se genski lokus za protein prekursor amiloida nala/.i na hrojnozom u 21. 2 a taj gen je pozi’.ato đa ućeslvuje u nekim familijornim slućajevima Aizheimerove bolesti (str. 229).

Citogenetičke odlike

Citogcnetićki na]a2i kod I)ownovog sindrom a sn navedeni u tabeli 18.5. U slućajcvima nastalim usled Jdasićne Irizomije hrom ozom a 21, dodatni hrom ozom je u više od 90% shića- jeva majčinog porekla, a sUidijc DNK pokazale su da je naj- ćcšći uzrok nerazdvajanje u mcjozi i oogeneze. Robertsonova transiokacija (str. <S9) je odgovorna za pribiižno 4% siučajeva Downovog sindrom a, od lcojih jc kod približno jcdnc trećine n tvrdcno Ha je nosilac Iranslckadje iedan od roditeija. Knd dece sa mozaicizmom klinička slika je obično bJaža nego kod punog sindroma.

Uložen jc veiiki Ij-ud da se ulvrdi koreladja kJiničkih karaktcristika Downovog sindrom a sa Irizojnijom speciličnih rcgiona na hrom ozom n 21, proučavanjcm dece kod koje je utvr- đena parcijalna trizomija različitih regiona. Postoji jnogućnosl da je u pjtanju „kritični j-cgion za Downov sindrom" na dfc- talnom delu dugog kj-aka (21q22), poŠto deca sa Irizomijoni

M p I=.18 4 ln i |n ^ t a r o J r m a ^ 'T

Starost majke na poro (godme)'

Saju Incideiica b o ivn ovp a • sm droma

' :.l ria.1500 . • . ••• ’ • ••'

25- - " ' ••• ! na 13S0 '

30 v ; ' • ; .1 na900

35 -- ' j n a4oo '• • : :p -

" 36 ' l:na300.. ■ • .

. 37 . •: 'i/na 250 : 4 '. , .

38 '- ■-'•V-' ■ 1 (i a 200 '

.3 9 InalŠO

40 . InalOO,.

41 1 na 85 , ■ '; - : .

-!2 . 1 na 65

43. 1 na 50

44 1 na 40

45 1 na 30

AdaptiranoizCuckie H S, Wald N J, Thompson S G. 1087 Estimating a womans risk of having a piegnanc)' associated with Oown syndiome using her age and sei um alpha-fetoprotein level. Br J !

. obstet Gynaecol 94:387- 402)

Gkvir 18.1 Česti nalazi kod D ow novog sindrom a

Movcrođenče'HipDtpsiija, pospnnost, vrami riobor Kraniofacijalni

Eiohicefalija, epikanlustii nobori, piotru?ija jo?ikn, malc uši, palpcbralni <xvnri isknšeni naviše,Ekstremiteti

Samojedna poprcčna bra7da na dlanu, kratka srednja falanqa rnslcfi fjrsta, velik ra2mak između palcd i drugoij pisla na itopjlu Kardiovaskularni

Airijalni i ventrukularni septalni dcfckt, atiiovemrikularni kanal, P(M2istirajući duktus arleriozus.Drugo

Atrezijn anusa, atrC2ija duodenumo, Hirschprungova bo'cst, nizak stas, siiđbizam

ovog rcgiona često iniaju lcarakteristike iica koje su tipične za Dovvnov siiiđioiii. Hrom ozom 21 je hrom ozoni siromašan ge- nimjt kod kojeg je odnos AT prem a CG nizovbna veoma vjsok (slr. 35). Jedina koreiacija genotipa i fcnoiipa u tri2omiji hro- mozonia 21 koja je do sacla zadovoljavajuće objašnjena jeste vi- sobi incidcnca Alzheimerove bolesfi, koja sc pripistije doznom rfefe.ru gena za prolein prekursor amiloida.

Slika 18.2Dcie sa Dov/novim sinciromorn

Siika 13.3l/gled očiju i nosnog mosta kcd detPtn sa Downovim shdrom om na kome se vide izdignut spoljni ugao oka, Brushfieldove t.ičke i obostrsni epiksntusni nabori.

S lika 78 .4Sake odrasle osobe <a Downovim sindromom. Zapazite samo jedan poprečni nabor na dlanti leve ruke i kratak, iskrivljen peti prsr obostrano.

SiIŠ§Aberacija ’ učest'alop |r "

M ’Mi- |||§ i|||§

'■c/r'?.Aj}z: V : r : . ' • * . ' V •

.Tra nsJokaQij0^ 1. .*.. . .• Moži’ićirpni

Rizikza ponovnu pojavu u porodici, tj. rizik rekurentnosti

Kod Jdasičnc trizomije hrom ozom a 21 rizik za rckurcntnos! povezan je sa' godinam a majkc i obično iznosi od 1 na 200 do1 na J00. Iste vrednosti važe i za slnčajevc translokacije, ukoliko nijedan od roditelja nije nosilac. U slučajevima familijarne Iranslokacije, rizik za ponovnu pojavu Dovvnovog sindrom a u potom stvu iznosi 1-3% ukoliko je nosilac otac, odnosno 10- 15% ukoliko jc nosilac majka. Izuzetak je veoma rctka translokacija 21q21<], kod koje je rizik stoprocentan (str 51).

PrenataJna dijagnoza Dovvnovog simlroma možc da se postavi na osnovu analizc horionsldh čupica ili kuiturc am nion- skih čelija. Uvedcni su prenatalni skrining program i zasnovani na takozvanim „trostrukim" („tripl") i „četvorostruldm" testovima majčirsog serum a, koji se rade u 16. nedeiji trudnoče (str. 318).

PATAUOV SIMDROM (TRIZOMIJA 13) I EDV/ARDSOV SINDROM (TRIZOMUA 10)

Ova vrlo ozbiljna stanja prvi put su opisana 1S60. godinc i dele više zajedničldh karskteristika (slikc 18.5 i 18 6). Kod oba sindiom a inciđcnca iznosi približno 1 na 5.000, a prognoza je veoma loša, jer vcčina zahvačcne dece um ire u prvim danim a ili p rv im nedeljnma života. U retkijn siućajevima dugotrajni- jeg preživljavanja, postoje velike teškoće u učcnju. U naimanje 90% slučajeva viđaju se srčane manc.

I-Iromozomskom nnalizom obično se otkriva klasična trizomija. Kod oba poremećaja postoji povczanost izm cdu incidence i godina slarosli majke, a prekobrojni hrom ozom je kod oba sindrom a najčešče m ajčinog porekla (vidi tabelu 5.5 str. 48). Približno 10% slučajeva je izazvano m ozaicizm om ili ncbalan- siranom preraspodclom , a kod Patauovog sindrom a najčešća jc Robcrlsonova transiokacija.

DELECiJA HROIViOZOMA \ M!KROD£LECiONi SiNDROfi/li

M ikroskopski vidljive delecije term inalnih delova hrom ozojna4 i 5 izazivaju W olf-H irschhornov sindrom ('lp-), odnosno cri-du-ćhal sinrlrom (5p-). Kod oba stanja postoje velike tcško- će vi učcnju, ćesto udružcnc sa slabim napredovanjcm detcta. Kiinička siika jc vcoma varijabilna, naročito kod W olf Hirsch- liornov'og sindrom a, a korelacija fenotipa sa gtibitkom hrom o- zomskog materijnla, koji je precizno određen niolekulnrnom

Sliko 13 .5Izgled iica deieta s j trizomijoin 21, gde se vidi težak bilateralni rascep gornje usne i nepca.

anslizom, prilićrio je slaba. Cri-du-chni (mačiji piač) sindrom je dobio nazivpreina karakterističnom plaču oboieiognovoro- denčeta koji podscća na m jaukanjc mačke i nastaje zbog slabo rnz.vijenog larinksa. Obn stanja su veoma retka, sa proceilje- nom incidencom od I na 50.000 rodenja. Kod neke dece sa kliničkim odlikama jednog od ova dva sinđrom a, kod kojih su hromozomi naizgled nonn a ln i, često m ože da se otkrije prisustvo vrlo malih dclccija Iluorcscentnom hibridizacijom in situ (FISII) (str. 34), korišćenjem Iokus-specifičnih DNK proba za 4p odnosno Sp (siika 18.9).

Mikrodelecije

Kombinovanjem tehnike trakn visoke rezclucije u prometafazi (str. 33) i fluorescentne hibridizacije in situ (FISl-I), utvrdeno je da je više do tada nerazjašnjenih sindrom a zapravo izazvano submikroskopskim, Ij. „m ikro” delccijama. Nckc od tih nii- lo'odelecija predstavljaju gubitak od sam o nekoliko gena koji se nalaze na susednim lokusima, što za posledicu ima pojavti koja sc naziva „sinđrom susednih genn". Na primer, opisano jc nekoliko dečaka sa Duche.ncovom ini.šićnom dislrofijom koji su iniali i druge porem cćaje vezane z:i hroniozom X, kao šio su pigm enlna relinopatija i deficit glicerol kinaze. Zna ss da su lokiusi za ove porem ećaje vrlo blizti lokusa za Duchensovii mišičnu distrofiju nn Xp21.

S lika 13.8l.ice civogoclišnjeg deieia sa sinđromom criduchat

Siika 18.6Novcrodenče sa triiomijom 18. Obratite pažnju na iitakriLil potiljak i čvrstostegnute šake.

; ' p '- - ■ ■ •

v , % • ■.. ' . • ' eSe ■ $ ■ .• . - jyt"

£f. ' • # ? ' • ' .>•t.y ■f‘. •■ ^ V ^ - -.• - 0 ' ;•:.

•** llpft ■ ■

. - # f ^ : s i - » c > ; ■•‘ j f c * JL. %

• -> cr?x • • • p. .. •

• ' • f t - ' . ’ s - ' ^ > "•. --. ‘ •:. ’J * ~:?r.*»v. , . ;•■ ' > . " . ’ - % & : :■ ’ .

w « . y . <

S«-ca 18.7Deš? sa delecijom 4p - VVolf-Hitschornov sindrotn

Slika 18.9Fluorescentna hibridizađja in situ (f ISHJ na kojoj se vidi da lokus-

specifična proba za hromozom 4p mje uspela da hibridizuje so jeđnim hrornozomom 4 kod detera sa Wolf-Hirschornovim 5indrom om, Žuta proba deluje kao markerza centromeru na svakoin hromozomu broj 4. (Ljubaznošću Nigela Smitha,City Hospital, Nottingham.)

Kod nekih drugih raikrodelecionih sindrom a sm atra se da je zahvaćen veći broj lokusa. Prim eri su dati 11 labeJi J8.6. Čok i zajedno posm atrana, ova stanja su retka. Ipak, sa ra?,vojcin m ikrom atrične kom parativne genomskc hibridizacije (str. 37) doiazi se do otkrića da su m ikroddccioni, a verovatno i mikro- duplikacioni sindrom i m nogo češći nego žto se misIiJo, uaroči- to u slučajevima idiopatske mcnlalne retardacije. Tako rczultati nedsvnih analiza u kojima jekoriščena ova rnetoda ukazuju da su subm ikroskopskc hrom ozoniske abnornialnosti uzrok naj- m anje 10% slučajeva idiopatskc m cntalne retardacije. Do sada je opisan velik broj m alform acionih sindrom a za koje uzrok nije poznat (str. 251), ali je sigtirno da će se za ncke od njih ispostaviti da su izazvani m ilvodclccijom ili duplikacijom.

Neki mikrodelecioni sindromi

Retinoblastom

Prvi korak ka otkrivanju lokacije gena za retinoblastom bilo jc otkriće <ia blizu 5% dece sa retinoblastom om im a i drugc poremećaje, uključujući i tcškoće sa učenjem. Kod nekih je identifikovana konstitttciona intersticijalna delecija regiona na dugom kraku hrom ozom a 13. Najmanji region preklapanja je bio I3 q l'l , za koga se kasnije pokazalu da je loktis za nasledni oblik retinoblastom a. Ovo otkriće je dovelo do kloniranja gena i identifikacije gcnskog produkta (slr. 202).

Wilmsov tumor

Neka dcca kod kojc sc javio redak embrionski tum or poznat kao \Viimsov tm nor (hipernefrom ) imaju je i aniridiju (ncdostatak duiicc, slika 18.11), nrogenitalne m aiform ađje i usporen rast i razvoj. Ova kombinacija nalaza naziva se WAGR (Wilms, aniridia, genito-urinal, rctardntion) sindrom . Citogc- nctičkom anolizom kod ove dece otkrivena je intcrsticijalna delecija lcratkog kraka hrom ozom a 11, ii regionu i ip 13 (slika

18.10). Molckularnim analizama jc identifikovano nekoliko gena u olcvirit ove delecije. Gubitak jednog od njih, PAX6, uzrok je aniridije. Gubitak drngog gena, poznatog kao W Tl izaiiva W ilinsov tum or (vidi i gubitak im printinga i Wi!msov lum or - str. 206). Na osnovu ovih saznanja sada m ožc da sc predvidi d a li kod deteta sa novodijagnostikovanom delecijom11 p 13 postoji veliki rizik za nastanak Wifmsovog ttsmora. To se postiže prim enom fluorescentne hibridizacije in situ (FISH), korišćenjem W TI kao lokus-specifične probe. Pri tom neus- peh hibridizacijc WT1 na mestu delecije ukazujc na visok rizik za nastanak W ilmsovog tum ora.

Važno je napomemiti da su se genelski aspekli Wilmsovog lumora, za razliku od retinoblastoma, pokazali izuzetno slo- ženim i ukJjučuju nekoiiko različitih autozom nih lokusa. U svakom slučaju, navedena otkrića, zasnovana na studijama m ikrodeiecionih sinilrom a bila su od izuzetne važnosti u procesu izolovanja gena koji su odgovorni za ta dva embrionska tumora.-

Angelm anov i Pm der-W illijev sindrom

Nedavna otkrića u vezi sa ovim porem cćajim a izazvala su vđiki inleres. Kod dece sa Angelmanovim sindroinom (sJika 7.23, slr. 118) lipičnc kliničke karakteristike.Sn sm eh koji nije u skladu sa situacijom, konvulzije, slaba koordinacija (ataksija) i leškoče u učenju. D ecasa Prader-W illijevim sindroniom (slika 7.21, str. 117) su i; ranom dctinjslvu izuzetno mlitava (Jiipoto- nično) i ispoljavaju izražcnu gojaznost, a u kasnijim godinama uočavaju se bjage do um erene teškoće u učenjtt. Kod velikog procenta dece sa ovim poremećajiina pronadena je mikrodc- lecija koja zahvata proksim alni deo dugog kraka hromozomr, 15 (I5 q l M 3 ) .

Sađa sc zna da će se Prađer~W illijev sindrom javiti kod deieta ako naslanc đelecija de novo, na hrom ozom u 15 nasledenom ođ oca. Nnsnjirot tome, delecija islog regiona hrom ozom a 15, ali nasleđenog od majke, izaziva Angclmanov sindrom . Usia- novljcno je da posioje i slučajevi ovih sindrom a bez delccije i da je njihov čest uzrok uniparentalna dizomija (slr. 135), jJii

čemu kod Angelm anovog sindrom a oba hrornozom a potiću od oca, a kod Prader-VVillijevogsindroma, oba hrom ozom a su poreklom od majke. Znači da nedosfatak lcritičnog rcgiona na očevom hrom ozom u 15 izaziva Prader-W illijcv sindrom , a gubitak idenličnog ili sličnog regiona na m alernalno nasledenoni hrom ozonnt 15 izazivu Angelmanov sindrom . Ova zapažanja su osnova za koncepl iniprinUnga (slika 7.22, str. 17) i iltislruju kolika je uloga lazvoja novih lchnologija udruženih sa Idinič- kim zapažanjim a n identifikaciji novih gcnetskih mehanizama koji lcže u osnovi poremećaja.

DiGeorgeov / Sedlačkove /’ Velokardiofacijaln i sindrom

DiGcorgeov sindrom se vida kod jednog na približno 'i.OOO novorođcne dece, obično se javlja sporadično i karaklerišc

se visokom incidencom srČanih malformacija koje nnroćilo

često zahvataju i/.lazne strukture srca i udružene su sa h;?0" plazijom timusa i paralireoidnih žlezda. M olekularne an alize i

m m a s m- : ŠiHaro.Jp:.' .Hr^možom . : ^

DeiecionilpBG i

W ii;isf" .s6y .v: . '. 1 .■ - :•’ 'fi .

; i v : :■ V, ,'- 'v ' i :..: ' ■ •: '. V '- .‘-V- ■--■■•

Pra d e r^Wi 11 ijev < 15

Rubenstein~Taybijev 16

Millej-Diekerov 17

Smith-Mageni.sov 17

DiGeorg6 0 v/Velf>kardiofacijalni 22

WAGR - Wilmsov tumor, Aniridija, Genitourinarne nuiiformadje, Retardacija (zaosTajanje) rasia i rnzvoja

* ? • / ; ’ . :

fš'. ' ^

i : y a l .4’ ^ u L -

* y:,'J P '

ifh f >» ’

•: ... •

Sfifco 1S .10A. Na preparatu meiafaznih hroniozorna se vidi par hromo2oma broj 11 (strelice). Na hromozomu obeleženom jednom strelicom postoji intersticijelna delccija u kratkom kraku.Videti slike 18.11 i 18.17. (I.jubaznošću Meg Heath, City Hospital, Mottingham).B. riuorescentna hibridizacija insitu (FISH) pokszuje neuspch PAX6 lokusspecifične prohe (crveno) da hibridrzuje sa deletiranim hiomozomom broj-1 1 prikazanim na (A), kod deteta sa WAGR sindromom. 7elena proba je marker za centromeru ns svakom hromozomu broj 11. (Ljubaznošču dr Johna Crolla, Sali2buiy i dr Veronice van Heynigen, fdinburgh).

S iik a 18.11

Aniiidija ustanovljena na rutinskom pregledu novorodenčeta, kod bebe sa delecijom 11 p 13.

fluorcscentna Jiibridizacija irt silu (I:ISH) pokazale sti da je ve- ćina slučajeva, ako ne i svi, izazvana mikrodelecijom na prok- simalnom đelu dugog kiaka hrom ozom a 22 (22ql 1.2). Dr Eva S'. 'llačkova iz Pragn opisaln ie veliku seriju dece sa kongeni- talnokratkim nepccm 1955. godine, lO godina pre DiCieorg.i,

i njeni pacijenti su očigledno isnali isto stanje. Shprintzen je opisao sličan fenotip sa malformacijama srca, rasccpom nepca ! prepoznatljivim izrazom lica, koji sc sada obično naziva velo- kardiofacijalni sindrom . Zbog konfuznosti eponim nih naziva i drugih term ina koji su se godinama koristili za označavanje ovog poremećaja, sada jc u najširoj upotrcbi naziv „sindrom delecije 22<jll“ (iako sc dclctirani DNK scgment na moteku- lzm om nivou i dalje naziva DiGeorgeov krilićni rcgion). SJika 18.12 prikazuje iigled osobe sa đeieđjom 22cjl I >i različitom životnom dobu. Pošto je ovo najčešći roikrodelecioni sindrom on jc i najintenzivnijc istraživan. Sindrom ima varijabilne karakteristike i kod velikog broja obolelih osoba sposobnost rc- produkcije je očnvana, tako da se u nekJjnporođicam a ovosta- njeponaša p rcm aautozom nodom inantnom tipu nasledivanja. Delecija veličine Iri rncgabaze nastaje zato što ovaj mali region genoma ograničavaju dve identične sckvencc DNK poznate kao ponovci sa malim brojem kopija. Inače, ovaj tip ponovaka se često nalazi u gcnomu. U mejozi može da dode do porem e- ćaja n sinapsiranjti hrom ozom a, tako da se nishodna seJcvcnca DNK jednog homologa povcžc sa usliodnom sclcvcncom drugog. Nakon rekom binađjc između ove dve selcvencc koje ogra- ničavaju DiGeorgeov kritižni region, dolazi do deJecije tri me- gabaze na jcdnom Iiromozomu 22. Nedavno jc ustanovjjeuo da mnoge fenotipske karakteri.stike mogu da budu posledica haploinsuficijencije za l'B K l gen.

Osobe kod kojih se djjagnostikuje ovo stanje treba klinićki ispitati da bi se utvrdile eventualne m alfonnacije srca, mogu- će anoinalijc bubrcga (najbolje ehotomografijom), status kal- cijuina i paratircoidnih žlezda i inninska funkcija. Približno

FAT5 (PAX6)|

Delecija 22ql 1 (DiGeorge-Sedlačkova-velokafdiofacijalni sindrom). A. Beba. B. Malo dete. C. Starije dete. D. Ista osoba kao (C) u ćo'oi od 49 godina.

S l i k a 1 8 . 1 2

polovina obolelih je niskog rasta, a kocl inanjeg broja postoji parcijalni deficjl horm ona rasla. Kođ ?.načajnog broja (oko 25%) u loku života m ogu da se jave cpizodc sličnc šizofreniji.

Duplikacija 22q 11

U ra'/.matranju inelianizam a koji clovode do sindrom a delecije 22q ll (na primer, napred iznelog pogrešnog sparivanja po-

2 6 8 novaka sa malim brojem ko]j|ja koji oivičavajn 3-mej>aba7.ni

rcgion u mcjozi), možc sc logično pi’ctpostavili dn ćc gameti koji su duplicirani za ovaj stibmikroskopski segm ent DNK bill prisutni u jednakom broju kao i oni sa deledjom i tla postoji veći broj osoba sa duplikar.ijom trake 22.11.2. In leresaiilao ie da su pođaci o Idiničkim odlikam a koje postoje kod osoba sa ovom duplikacijom počcli da pristižu tek ncdavno. Verovafno

je d a je o v a duplikacija prilično čestapojava, ali ju je nemoaiiće olkrili sve dok kliničar ne zatraži od laboratorije da izviši tesl lluorcsce.nlne bibridizacije in situ (PISH) za region 22rii i. 2.

Haravno, lo ćc se dogoiliti sam o ukoiiko lekar posumnja da je za stanjc pacijenta odgovoran i ovnj region. Stoga je gotovo sigurao da je do sada duplikacija 22ql 1.2 dijagnostikovana samo kod vcoma malog broja postojećih slučajcva.

Očigledno je da ne postoje konzistentne fenotipskc karaktcristike koje su izazvane ovom duplikacijom. Nelci slučajevi liče na fenotip koji nastaje kod delecije 22ql 1.1, ali večina izveštaja ističe naglašenu varijabiluost karakteristika. Problemi se krcću

oil izolovanih blagih teškoća tt učenju, pa sve do mulliplih abnormalnosti sa nespecifičnim dismorfičnini karakteristikama, kongcnilalnim srčanim m anam a, rascepojh nepca, glnvoćoin i postanlalnim zaostajanjem u raslu.

Williamsov sindrom

Ovaj sindrom je izazvan mikrodelccijom na dugom kraku hiomozonm 7, u regionu 7ql ), a dijagnoza se može polvrdili tehnikom fltiorescentne hibridizacije in situ (FISH). Kliničkc karaktcristike ovog fcnotipa prvi je opisao Williams 1961. godine, a kasnije ih jc proširio Beuren (zato se ponekad ovo stanje naziva W illiam s-8curenov sindrom ). Česte su anomalije velikih krvnili sudova, liaiočito supravalvularna stenoza aorfe i pulmonajne artcrije i prolazns hiperkalceinija u detinjstni, koja ponekad niožc da perzistira i u odraslom dobu. Haplo- insuficijcncija na 7 q l l dovodi do gubitka jcdne kopije gena koji kodira elaslin, kom ponentu vezivjiog tkiva zidova krvnih sudova. To je verovatno ključni faktor koji izaziv3 supravalvu- larmi stenozu aorte i vaskularjie problem e lcoji su česti u kasnijcm pcriodu života. Pacijenti imaju karakterističan izgled, sa punom donjom usnom i spuštenim ram enim a. Ponažanje je takode karakterislično. Izuzctno su veseli i komunikativni u detinjslvu (t/.v. „koklel parti" naćin ponašanja), ali kao odrasli poslaju povučeni i oselljivi. Obavezno je inteJeklualno zaosta janje, koje može da ide do nesposobnosti za samostalan život. Većina nije sjjosobna za reprodukdjn , inko je bilo slučajeva prenošcnja siildrom a sa roditeljn na decu.

Smith-Magenisov sindrom

0\'aj niikrodelecioni sindrom izazvan je gubitkom hromo- zomskog malerijala na J7pl 1.22. Aberacija često može da se uoći i standardnom citogeneličkom analizom na kvalitetnim hromozomsJdm garniluram a. U velikom broju slučajeva mehanizam delecijeje, kao i kod DiGeorgcovog sindrom a, hoino- loga rekombinacija između ponovaka sa malim brojem kopija koji ograničavajn rcgion. l:cnotipskc ođlike nisu preterano karakicrislične (slika 18.14), ali kod jedne trećine obolelih postojc kongenitalne srčane anojnalije, kod višc od polovinc u poznom dclinjslvu javlja se skolioza, a kod oko dve trcći- ne oštećcnje sluha. Sindrom se najlakše prcpoznaje na osnovu karakterističnog ponašanja: kao dcca ispoljavaju sklonost ka sai'oopovredivanju (udarnju glavom o zid, čtipaju nokte, uvla- ce predmete u telesne otvore), trajno porem ećenom obrascu spavanja, i knrakterisličnorii „grljenju samog sebe". l'o praviJti pi-'toji i određeni stepen leškoća u učenju. l-’oremećaji spava- njačeslo reagujn na prim enu melatonina.

Delecioni lp36sindrom

Poboljšanje citogenetičkih tehnika i korišćenje fluorescemne hibriđizađje in situ (FISH) omogućilo je identifikaciju i karak- terizaciju još nekih retkih mikrodelecionih sindroma. jedan od njih koji je otkriven 1990. godinc je delecioni lp36 sindrom . Njegove karakteristike su hipotonija, jnikrocefalija, usporen rast, izražene teškoće u učenjti, cpilepsija (ukJjnčujući i infan- lilnc spazmc), hipoplazija srednjeg predela lica i karakleristične ravne obrve nad očima kojc su nešto dublje postavljene (slika 18.15).

MULTITELOIVIERNE PROBE ITEŠKOĆE U UČENJU

Praktična primena fluorescentne h ibridizadje in silu (FJSH) značajno je unaprcdena dobijanjem seta subtelom crnih proba za sve luom ozom e. Njihovo korišćcnje u ispifivanjima ncspe- ciiičnih teškoća n učcnju, sa ilibezdism orfičnihkarakteristikn, postalo je rutina, naročito u slučajevima sa p o7,itivnom poro- dičnom anamnezom za slične problemc, čiji obrazac se može objasniti segregacijom balansiranih i itebalansiranih Oblilca re- cipročnih transjokacija (str. 47). Objašnjcnje je zasnovano na zapažanju da su najvitalnijc nebalansirane translokacije onc koje su male i zahvataju lerm inalnc (lclomcrine) segm enle hrom ozom a. Utvjdeno je da se abnorm alnosli nalazc kod pri- bližno 5% analiziranih slučajcva, iako jck o d ozbiljnih teškoća u učenjn taj broj ncšlo veći. Oko polovina pozilivnih siučajeva je nastala clc nnvo, dok ostatak predstavljaju fatnilijarne forme. Poz.ilivni nalazisu naročito značajni kod familijamih ob lika jer omogućavaju identifikaciju balansiranog nosioca. Teiomerne probe fluorescentne hibridizacije in situ se sada zanienjuju leh- nikoin koja je zasnovana na lančanoj reakciji polimerazacije (PCR) i naziva se mullipla amplifikacija proba zavisna od Jiga- cije (MLPA) - (str. 67). Ova analiza je jednoslavnija za izvođe- nje i uzima manjc vreiliena, ali njom e nije niogućc otkrivanje balansirane translokacije.

TRiPLOIDIJA

Triploidija (69,XXX, 69,XXy, 69.XYV) je relativno ćcst nalaz u kultivisanom materijalu uzetom kod sponlanih pobačaja, ali se relko vida kod živorođene dece. Takva deca gotovo uvek ispoljavaju usporen in trauterin i rasl, sa relalivno očuvanom veličinom glavc na račun sitnog trupa. Cesto se nalazi sindak- lilija trećeg i četvrtog p rsta ruke i/ili drugog i Irećcg nožnog prsta. U slučajevima Iriplodije sa dva očeva seta hrom ozom a obično đolazi do sjjonlanog pobačaja u ranoj ili srednjoj fazi trudnoće, pri čemti se nalaze i delim ične hidatidiform ne pro- m ene placcntc (str. 96). Slučajevi sa dva niajćina hrom ozom ska seta prcživljaju ncšto dužc, ali veoma retko prcživc rani neonatalni period.

itova hipomelarsoza

U nekoliko slučajeva kod dcce je idenlilikovan inozaitizam lipa diploidija/triploidija. Kod njih se obično nalazi klinička

Siika 18.13Osoba sa Willićiin.sovim sindrornom koo bpha (A), m alodete (B), siarije dete (C), i početkom svojih četrdesetih godinn (D).

s!ika karaktcristična za tripioidijvi, nli u biažem obliku. Drugi vid ispoljavanja je Itova Jiipomelanoza. Kod ovog neobičnog porem ećaja koža ima naum enična pigmentisana i depigmen- tisana područja koja odgovaraju embrionslcim razvojnim lini- jam a kožc poznatira kao Blaschkovc linije (s)ika 7.17; 18.16). Većina de.cc sa iiovom bipom elanozom iina um crene teškoće n učenju, a česte sn i konvuizije icojc m ogu da btidu veoma

2 7 0 teške za lečenje. Postoji sve višc. dokaza da nva klmička slika

predstavlja ncspecifični em hrionski odgovor na ćelijski ili tkiv- ni mozaicizam. Sličan obrazac pigmcntac.ije se ponckad vidi i kod žena sa jednim od rctkih dom inantnih porcm ećaja vezanih za hrom ozom X (str. 110) koji zahvataju kožu, kao što je Bloch Sulzbergerov sindrom - incontmentio pigm enli (slika 7.17). Za takve žene može se reći da su fimkcionalni mo/.aici, jer se u nekim ćelijama eksprim iraju sam o norm alni, a u <lru- gim sanio m utirani geni.

Slika 18.14Mlada osoba sa Smilh-Magenisovim sindromom: lice nema sikjcjo speofk'ne krfiakieristike, ali Je nausnica najć«će kraika. Kod ove dece se na rođenju često traži hionu^oirisko ispiiivanje zbcg suinnje na Downov sindrom.

S lik s 115.15Deie sa di.'k’donim I p36 sindromom - vrlo lavne obrve, epilepsija i teškoi'e ij učenju

,r A8ERACIJE POLNJH HROMOZOMA

KLINFELTEROV SINDROM (47XXY)

Ovo relativno često stanje, sa incidcncom od 1 na 1000 živo- rodene muške dece, prv i pnt je lOinički opisano 1942. gotline. Poslojanje dodalnog hroniozom a X tislanovljcno jc još 1959. godine.

Klšničke odlike

Na ovu dijagnozti možc da se posnmnja kod dečaka koji je ne- sprelan ili ima blagc teškoće n učenju, naročito u situacijama koje zalilcvaju verbalno iziaiavanje. IQ za vcrbalmi oblast jc za 10 đo

20 poena niži ncgo kod zdravih rodaka i konlrolne grupe zdravih osoba. Ponašanje dece ćesto ukazuje na preokupaciju samiin so- boni. Odrasle osobe sa Klinefelterovim sindrornom su ncšto više od proscka, i imaju dugačke donje ekstremitete. Kod približno 30% odraslih muškaraca sa Klinefelteroviin sindromom vidi se umereno izražena ginekomastija (tivećanjc dojki), svi su inferlil- ni, a lcslisi su im niali i meki. Povećann je incidenc.a ulceracija na nogairiii, oslcoporoze i karcinoma dojkc u odrasknn dobu. Ra- ■zvoj seknndarnih seksualnih karaktcristika i dugolrajna prcvcn cija osleoporoze postiže se lečenjem teslostsronom, počevši od pubertela, pa nadalje. Mnškarci sa KJinefcltcrovim sindromom su obično neplodni zbog nepostojanja spermatozoida ti spcrmi (azoospermija). Jpak, kod malog broja obolelih uspclo je da se postigne oplodenje tehniitom aspiracije spermatozoida iztestisa i njihovim mtracilopla?,malif.nim injiciranjein.

Slika 18.16Mozaični izgled pigmentacije kože na iuci doteia sa Itovom hipomebnozom. (Objavljeno sa do2volom iz Jenkins D. Martin K, Young I D 1993 Hypomclanosis of Ito associaied wiih mosaicism for trisomy 7 and apparent pseudomosaicism at amniocentesis. J Med Genet 30:783-784.)

ffi'^siSKSlSisaa.-Sjn.i ;-:’- ■■; , SSS- ■ ': ■: '!':

* 8§S688BSB®8B86ttttififflfisssffifllfilfllB((ISIjljBlj||j8jfi8S

■■' w S i

Citogenetičke odlike

U kariotipu obično postoji jedan (lodatni hrom ozoin X. Mo- lekularne studije pokazale su da je ovaj hrom ozom u približno jednakom broju slučajeva porekJom od oca, odnosno od majke. Nasleđivanje od majke obično sc javlja 11 trudnoći 11 stari- jim godinam a. U m alom broju slučajeva postoji inozaicizam (tj. 46XY/47XXY). Veoma redak je nalaz muškaraca sa više od dva hrom ozom a X, na prim er 48,XXXY ili 49,XXXXY. Te nso- be su »ajčešće jače retardirane, a lizičke karakteristike Klinefel- tcrovog sindrom a izražene su u još višem stepenu.

TURNEROV SINDROM (45;X)

Ovo stanje je prvi put klinički opisano 1938. godine, a 1954. godine o tb iv e n o je da se kod aficirauih žcna ne nalazi Darrovo tclašcc, što znači da postoji samo jedan hrom ozom X. Citoge- netski je to potvrdeno iy59. godine. lako je ovai nalaz čest kod spontanih pobačaja (tabela 18.1), incidenca živorođene ženske decc sa 1'urnerovim sindrom oni je niska, i ki eće se od 1 na 500 do 1 na 10.000.

Kliničke osobine

Ovaj sindrom može da se otkrije u biJo kom životnom dobu, po- čevši od tn idnoće do odraslog doba. Tnrnerov sindrom se čcsto otki'iva tokom drugog tromesečja trtidnoće, uhrasonografskim pregledom ploda, kojim mogu ria se uoče generalizovani edem (hidrops) ili otok lokalizovan na vratu fetusa (nvhalna cista ili zadebljala vratna brazda - slika 18.17). Na rođenju, m noge bcb'e sa Turnerovim sindrom om deluju potpuno normalno. Kod drugih se vide tragovi intrauterinog edcma u vidu otoka ekstremileta (slika 18.18) i ptcrigijum vrata. Ponekad m ogu da se uočc i niska linija kosniHlosti na vfatu. povcćan ugao lakta,

S lika

Ultrasonografski nalaz li osamnaestoj nedelji trudnoće na kome se vidi hidrops fetalis. Zapaate lialo tečnosti koja okmžuje fetus. (Ljubaznošćti dr D Rose, City Hospital, Nottingham)

Slika 13 .18Stopalo deteta sa Turnerovim sindromom na kome se vide edem i sitni nokti

skraćenje ćefvrte m ctakarpaine kosti, široko razm aknute bra- davice dojki, a kod 15% slučajcva postoji koarktacija aorle.

Kod Turnerovogsindrom a inteligencija je norm alna. Meclu- tim, u nekim studijam a je uočeno da postojc razlike u shvata- nju društvenih norm i i donošenju odluka višeg reda, zavisno od toga da li je dodatni hrom ozom X poreklom od nca ili od majke (poglavlje 6; str. 1.00). Dva najvažnija m edicinska problema su nizak rast i insnficijencija jajnika. Nizalc rasl poĆinje da se prim ećuje sredinom perioela deiinjstva. Bez terapijehor- m onom rasta prosečna visina odraslih iznosi 145 cm . Nizak rast je prouzrokovan, bai delimično, haploinsuficijencijom za SHOX gen, koji jc lociran u pscudoantozom nom rcgionu (str. 112). Jnsuficijcncija jajnika započinje n drugoj polovini intra- nterinog razvoja i gotovo uvek dovodi do p rim arne amenorcje i infertililcln. Terapijn estrogenima treba započeti u adoiescen- tnom pei iodu, radi razvoja sekuiidarniii po ln ih kaiakteristika i dugoročnc prcvcncijc osteoporozc. Žcnama sa Turncrovim sindrom om m ože da se omogući trudnoća korišćenjem jajaša- ca donoj a koja se oploduju in vilro.

Citogenetičke odiike

Učestalost hrom ozom skih anomnlija jc prikazana u tabeli 18.7. Najčešći nala2 je 45,X (ponckad pogrešno nazvan 45i,X.O)-

Kariotip U čestalost (%)-••'-_—- ' ' ■ ' _____________ -■■••■

Mon02omija X - -)5,X _ , 50 ' .

M Dzaicizam - 4S,X/46iXX 20

l2oHr.6 m ojorh^'l6 .Xi()<q). 15

liir.g -4 6 . X>(K). S

Dei.eirijš <?6 :Xt!el(Xp) • • 5. .

Priigp ' i ’ : • ’. 5 ';■

Urvrdeno je tlaTurncrov sindrom u 80% slučajevii nastaje tako što se polni hroinozom (X ili Y) izgubi tokoni m ejcze kođ oca. U znafajnom broju shičajeva postoji liromozomsld mozaici- ism . tako da osobe sa norm alnom ćelijskom linijom (46,XX) imaju mogućnost da blidu plodne. U slučaju da n đm goj ćelij- skoj Jiniji postoji materijal hrom ozom a Y, mora sc ispitati dis- genezijagonada, jer takve gonade inogn m aligno da alterirajn i tnba ih odstraniti hiiurški.

X X X Ž E N E

Urvrđeno je da približno 0,1% svih žcna ima kariotip 47,XXX. Takvc žene obično nemaju nikakve fizićke anomalije, ali inte- lcktualne sposobnosti mogti da budu blago snižene za nekib 10 do 20 poena, a ponašanjc im je ponekad sasvim oportuni- sličko. Jntelektiialna sposobnost je re tk o k ad a toliko snižcna da zahteva spcciialno obrazovanje. Studije su pokazale da je ovaj prekobrojni hrom ozom u 95 % slučajeva m ajčinogporekla i da se obično javlja usled greškc u mcjozi 1. Kod žena sa 47,XXX kaviotipom fertilitet je obično norm alan a njihovi potomci imaju normaJan kariotip.

Kao i kod muškaraca koji imaju više od dva hrom ozom a X, kod zena sa više od tri hrom ozom a X incidenca poremečaja u uči-iijn je visoka, a intenzitet je direktno proporcionaian broju posiojećih hrom ozom a X.

XYY M U Š K A R C I

lncidenca ovog stanja iznosi oko 1 na 1.000 živorodenih nntš- karaca, aji u lcazneno-vaspitnim in s titu d ja im za muškarce, oni činc 2-3% popuJacije zbog tcškoća u učenju i antisocijalnog ili kriminalnog ponašanja. V aino je naglasiti da najveći broj muškaraca sa 47,XYY kariotipom nem a ni icšlcoće u učenju nili krim inalno ponašanje, m ada kod njih m ožc da se prime- !i cmocionalna nezrelost i impulsivno ponašanje. l;ertiiitcl je noimalan, iizički izglec! je norm alaj), a visina je najčešće izoad prosečne. intejigcncija je blago snižena, prosečan )Q obično je za i-'!-2()poena niži nego kod konlro lnegrupe. Dodatni Y hro- ■no./jin niože da scjavi ili lcao rezultat nerazclvajanja u mejozi H k--:d oca, ili nsled postzigotnog nerazdvajanja.

SINDROf/i FRAGILMOG XOvo stanje, koje sa jednakim pravoin moze da sc svrsta u pore- mećaje jcđnog gena lcao i u hromozomske anomalijc, jedinstve- no je po tomc što predstavlja najčešći uzrok teškoća u učenju i prvi je poremećaj u kom jc identifikovana dinamička nnitađja (str. 23). Martin i Bel) su još 19.40. godine, prc hromozomske ere, opisali ovo stanje kojc je stbga bilo poznoto lcao M artin- ■'Bellov sindrom . Hromozomske aberacije su prvi put opisane 1969. godinc, ali jijihov značaj nije bio potpuno shvaćen sve do 1977. godirie. Godine 1991. olkriven jc m olekularm defekl koji se nalazi u osnovi poremećaja.

Incidenca

Sindrom fragilnog X pogada jednog od približno 5.000 živoro- denih muškaraca-, i lizrok jc teškoća pri učejiju kod muškaraca u 4-8% slnćajeva.


Stariji dečaci i odrasli muškarci obično imaju prepoznatljiv izgled lica, sa visokim čelom, velikim ušima, izduženim liceni i izrnženom vilicom (slika 18.19). Poslc puberteta. vcćina obolelih ima krupne tcstise (malcroorhidizam). Mogti da postoje znaci slabosli vezivnog tkiva, sa hiperekstenzibilnim zglobovima, strijama na koži i prolapsom mitralnog zaliska. Teškoće u učeiiju sti tunerene do tešlce, a kod mnogih oboleiih dečaka se primećuju autistične osobine i/ilihiperaktivno ponašanie. Dok govore često zastaju I ponavljaju se. lCod žena nosilacn mogu na licn da se iioče neke od karakterističih ođlika ovog sindro- jna, a kod približno 50% žena sa polpuhom mutacijoi)) postoje blage do um erenc teškoće n učenju.

Stilca 1 8 .1 9

P<;rcxlica zahvačena sindrornom fiaoilncg X. Dve so."iiri>, obe r.o5ioci malt: I- “AXA miitacije koju su nnsledile od or.a, imaju obolelf binove sa različitim stepenom teškoća u učenju.

Fragilni hromozom X

Sindrom fragjlnog hrom ožom a X dobio je svoje ime zbog izgieda lirom ozom a X 11a kom e se vidi fragilno mesto blizu te- lomerc na dugom kraku, u regionu Xq27.3 (slika 18.20). FtagiJ- no meslo ne p.rima boju i obično zahvata obe brom atiđe u tački u kojoj jc hrom ozom podložan prekjdu. Za dctekđju fragilnib m esta kod ovog stanja potrebno je korišćenje posebnih tehnika kulture kao što su isključivanje foiata ili timidinft, čime može da se postigne da fragilno m esto bude vidljivo kod oko 50% ćelija obolelog muškarca. Dokazivanje fragiinog mesta kod žena nosilaca je m nogo teže i sam c citogenetičkc studije nisn pouzdano srcdstvo za njihovo otkrivanjc. Naime, iako pozitivan nalaz potvrdiije status nosioca, ncgativan nalaz ne može to da isključi.

Molekularni defekt

U genskom m apiranjn, lokus fragilnog X je poznat kao FI(AXA. FRAXA m utacija se sastoji u povećanjli veličine regiona u 5’ U'l’R regionu (regionn koji se ne prevodi) l-'MR-l. Ovaj region sadrži dugačak niz trim ikleotidnih ponovoka CGG. DNK nor- m alne osobc sadrži izm edu 10 i 50 kopija ovog triplcta, koje se naslcđuju na stabilan način. M eđutim , već malo povećanje broja na 59 do 200 ponovaka dovođi <lo nestabilnosti repetitivne sekvence, što jc stanje koje se naziva premutacija. Aleli od51 do 58 ponovaka se nazivaju intcrm edijerni aleli.

M uškarac koji nosi prem utaciju naziva se norm alni muš- ki prenosilac, iako je nedavno otkriveno da premutacija nosi povišen rizik nastanka neuroioškog poremećaja sa kasnim početkom , poznatog pod nazivom „fragilni X treinor/alaksija sindrom". Sve ćcrke ovog m uškarca ćc naslediti prem utaciju i intligcncija ćc im biti norm alna. M eđutim , postoji veliki rizik da će kod njih prem utacija povećati veličinu tokom mejoze. Ako đosligne kritičnu veličinu iznad 2D0 CGG tripleta, posta- će potpuna m ulacija, a sinovi koji je naslede biće obo le li. Ovaj proccs jc poznal kao ekspanzija trinukleotidnih ponovaka.

Puna m utacija je nestabilna ne snmo za vrem e mejoze kod žene, već i pri m itotičkoj deobi som atskih ćelija. Kao posledica, kod ob.olelog m uškarca se elektroforezom na gelu vidj „razinaz" D NK koji se sastoji od više alela različite vcličine um csto jednc trake (slika 18.21). Treba zapaziti da norm aini alel i prcim itacija m ogu da se identifikuju lančanom rcakcijom

polim eraze (PCR), dok je za detekđju potpunih m utacija po- trebna Southern blot tehnika, jer su dugačke G CC ekspanzijc često neosetljive na amplifilaciju PCR-oro. Na m olekularnom nivou, potpuna mutacija dovodi do supresije Iranskripcije FMR-] gena pulem hiperm etilacije i sm atra se da je to uzrok kliničke slike koja se viđa kod m uškaraca i žena sa velikom ekspanzijom (tabela 18.8). Gen FMR-1 sas.tojise od 17 egzona i kodira citoplazmatski protein koji igra ključnu ulogu u razvoju i funkciji ccrebralnib neurona. Protein FMIl-1 može da še dstektuje u krvi korišćeniem specifičnih m onoklonalnih antitela.

Drugo fragilno mesto, vrlo blizu FRAXA, identifikovano je na Xc]28. O nb je poznato kao FRAXE , M utacija u FRAX£ takode podrazum eva povećanje broja CGG ponovaka, a njena učestalost iznosi približno jcdnu četvrtinu ili nešto m anje od učestalosti FRAXA nnitacija. Neki muškarci sa ovjm mutacjja- ma imaju blage teškoće u.učenju d o k su drugi zahvaćeni jecl- nako kao oni sa FRAXA m utacijom. Ovaj nalaz sc obično otkriva kod osoba sa citogenetički uočljivim fragilnim mestom i norm alnim rezultatom analize na PRAXA m utacije. Trećc fragilno m esto, FRAXF ncdavno jc identilikovano u blizirij FRAXA i FRAXE. Izgleda da ono ne izaziva nikakvc kliničke anomajije.

Genetičko ssvetovanje za sindrom fragilrsog K

Ovaj česti uzrok teškcća u učenju predstavlja veliki problem u genetičkom savetovanjn. Nasleđivanje m ože da se posmatra kao modilikovano ili atipično vezano za hrom ozom X. Sve ćer- ke norm alnog muškog nosioca ćc imati prem utaciju. Njihovi muškj potom ci su pod rizikom da će naslediti ilj prcmutaciju ili potpunu muraciju. Ovaj rizik zavisi od veličine premutacije kod majke, jer ako je ona veća od 100CGG ponovaka, gotovo bcz izuzctka povcćava vcličinu j postaje potpuna mutacija.

Kod žene koja je nosilac punc mutacije postoji rizik od 50% da će sinovi biti zahvaćeni poipunim sindiom om , a tolika je i šansa da će ćerke naslediti potpunu mulaciju. Pošto približiio 50% ženasa potpunom nnitacjjom ima biage teškoćc u učenju, rizik da će žena nosilac potpunc mutacije im ati ćerku sa teš- koćaroa u učenju jznosi 1/2 x 1/2, tj. 1/4. Prenatalna dijagnoza se zasniva na analizi DN1< iz horionskih čupica, ali u slučajti ženskog fetusa sa potpunom m ulacijom , fenotip nije mogiiće tačno predvideti.

Sfika 18*20Hromozom X kod nekoliko muškarac.n sn •-.inrlrnnioin fratjilnog X (Ljtibazno5ai AshleyWilkinson. City MospitaL Nottingham)

; I.... ,. ..... I

i i i S v n - ; # :

g p ^ f ^ w <; I S # ' : ■ j

• * ^ \ ; s

i ./

SMka 1 8 .2 1

Southernblot DNKanalizajedne porodice na kojoj 'je vidi ekspanzija CG6 ponovaka koji se prenose sa normalnog muškog nosfoca na njegovu ćerku koja je cbave2ni prenosilat i njenog sina sa sindromom fragilnog X i reškoćama u učenju. (Ljubaznošću dr G. Taylor, St James's Hospilal, teeds).

;fiab e \ a , 1 8 ,8 v K Stejac i j ;

tiroj trinukleotidnih pbriovaka (normalno 10-50)

Fragilnom ešto

:ip&k&d’3 & :;p fe vi l P S i S ^ ^ S

Izmercriainteligencija

Muškarci51~58 (intermedijarni aleli)

59«200 (premiitacija) Ne • i'Jormalna (normalni muški preripsfjbč)

200-3000 (puria mutacija) Da (kod do 50*X) ćelija)

Umerent’ do izražcrie teSkoćt,* u uCenju

Žene. 51—58 (intermedijarrii aleli)

S9-200 (piemutacija) nc

200-2000 (puna mutaclja) da (ohično n\anje od 10% ćclijo)

normaloo, S0% blngc lcškoćc u ućenju

Skrining za sindrom fragilnog X jnože se predlo/.ili izabrii- nim visokorizičnim gropama, kao šlo su muškarci sa teškoća- ma u učenju, ili pak sprovestj u celoj populaciji. Da bi takvi prograuii postali široko prihvaćeni, oni nioraju da imaju vr- hunsku etičku, fmansijsku i Iogistićku podršku (str. 308).

'jlRbMGZO.^SKE -ABERACIJE1 SPECIFIČN! OBRASC’lPONAŠANJA

Već dugo je poznato da je spccifično ponašanjc dccc sa Wi- •lliamsovim sindrom om , tzv. „koktel parti" obrazac, tipičan simptom tog stanja. Otkako su otkriveni mikrodelccioni po- remećaji, postalo je sve očiglcdnije da kod odredenih genetskih poremcčaja postojc tačuo utvrdeni, konkretni obrasc.i ponašanja. O voje vrlo upadljivokod Smith-M agenisovog sindroma, ali je vidljivo i kod delecije 22i]J 3, sindrnma mačijcg plača (cri du chot), Angelmanovog i Prader W iIlijevogsindro- ma. Takode se vida i kod aneupiodija (Downov i Klinefelterov sindrom ), kao i kod 47, XXX; 'I7XYY i sindrom a fragilnog X. Piem a tome, specifični obrasci ponašanja su postaii predm et izraženog interesovanja kliničara i istraživanja su podržala mi- Sljcnje da je ponašanje, bar doneklc, genetski determinisano. Naravno, u proučavanju hromozoinskih aberacija posmatraju se gcnetski nenorm alne situacije i zaključci iz njili ne mogu- direktno da se prenose na norm alna stanja. Vredne i značajne informacije ■vezarie za genetski norm alna stanja pružjle su stu- diie blizanaca. Poije istraživanja jc i daljc kom pkksno i, sasvim razumljivo, kontroverzno. Vcćina isiraživača sada prihvata da je ponašanje složena interakcija genetske osnove, fizičkjh uticaja za vrcm e ranog fetalnog pcrioda, iskustava tokom razvoja, veličine porodice, kulturahiih i religioznih uticaja.

p O M m Ć A J i EMFERENCUACIJE POLA

Proccs seksualnc diferencijacije opisan je u poglavlju 6 (s1r. 96). Kada se uzme u obzir kompleksnost kaskade događanja koji se dešavaju izm edn šeste i četm aeste nedelje embrionskog života, m ogućnost pojave grešaka ne iznenađuje. Veliki broj tih gre šaka može da dovcde do pojave ambivalentnog, tj. neodrede- nug pola, ili do razlikc izmcdu hroinozornskog pola i izgleda spoljašnjih genitalija. 0 ovim poremcćajima se ponekad govori kao 0 različitim oblicima medupolova (pkvir 18.2).

PRAVS HERA/IAFRODmZAIVl

Kod ovog izuzetno relkog stanja osoba ima i testikularno i ova- rijaino tkivo, a često postoje i gcnitalije oba tipa. Kada se kod takvih pacijenata izvrši eksplorativna operacija, na jednoj stra- ni n m iE da se nadc testis, a na drugoj ovarijum. Alternativno, u gonadam a može da postojj mcšavina ovarijalnog i testiku- larnog tkiva, slanje kojc jc poznato kao ovotestis. Najveći broj pacijenata sa pravim herm afroditizniom ima kariolip 46,XX. Kod mnogih takvih osoba hrom ozom X nasleden od oca nosi

O kvir 18 .2 Porem ećaji po lne diferencijacije i rozvoja

DISGENEZA SEMENIHTUBULA (KLINEFELTEROV SINDROM)

47,XXY; 48,XXXY; <18.XXYY; 49j(XXXY

DIS6ENE2A OVARIJUMA (TURNEROV SINDROM)

45,X; Xi(Xq); 46.Xdel(Xp); 46.Xr(X)

PRAVI HERMAFRODITI2AM

46,XX sa segrnentima Y-hromo20ina

/16>CX/46,XY liiirieiizain

MUŠKIPSEUDOHERMAFRODITI2AM

N eosetljivost na androgene

Potpuna - Testikularna feminizacija Nepotpuna - Reifensteinov sindrom Uiođen.e greške b iosinteze testosterona

Deficijencijo So-ieduktaze <15X/46XY mozaicizam

ŽENSKI PSEUDOHERMAFRODITIZAM

Kongenitalna adienslna hiperplnzijaUnošenje ondrogcno od srrane rn.ijkc u trudnoći ili turnor saandrogen-sekretotnomafctivpioSi’ir

SSikr, 13.22riuorescenma hibtidizacija in siru (FISH) pokazuje liibridizacijn bojene probe sa hromozoma Y na kratkom kraku hioniozoiTia X, kod 46,XX muškarca. (Ijubaznošću Nigeal Smitha, City Hospital, Noltingham.)

segm ente JJNK koji su speciljčni za hiom ozom Y, kao posledicu nepravilnog laosing-overa b.međti X i Y hrom ozonia za vrejne liiejoze I tokom sperm atogeneze (slika 18.22).

Kod m anjcg procenta pacijcnata sa pravim herm afroditiz- m om nnđena jeh im eričnost sa 46,XX i 46,XY ćelijskim linija- ma (46,XX/46,XY), što predstavlja situacijn analognu onoj koja se viđa kod govecla (str. 54).

M UŠKS P S E U D O H E R iV JA F R O D m Z A iV i

Kod pseuđohcrm afrođitizm a postoji gonadno tkivo sam o jednog pola. Spoljne genitalije mogn da hudu neodretlenog izgleda ili pola snprotnog od hrom ozom skog. Znači da m uškarci sa psendoherm afroditizm om imaju kariotip 46,XY, dok su genitalije neodredene Ui žcnske.

Najčešći uzrok m uškog pseudoherm afroditi/.rna jc neosel- ijivost na androgene (str. 166). Kod ovog stanja, poznatog i pod nazivom sindrom testikuJarnc feminizacije, postoji kariotip noi'm alnog mtiškarca i spoljašnji fenotip norm alne žene. Oci tinutrašnjih polnih orgnna, uterus i jajovodi ne postoje, a vagina se slepo završava. Testisi se nalaze u abdom enu ili u ingvinalnom knnalu, tako da postoji m ogućnosl da sc postavi pogrešna dijagnoza ingvinalne hcrnijc. To stanje nastojc zbog nepostojanja reccptora za androgene na ciljnim organim a, tako da su periferni maskulinizirajući efekti testosterona blokirani, ialco se on norm alno stvara. Gen koji kodira androgene receptore nalazi se na hrom ozoim i X, a u njemu su idcntifikovanc delecije i taćkaste mutacije. In teresantno jc da ekspan'/.ija CAG ponovaka na prvom egzonu ovog gcna izaziva spinobttlbnrnu m išićnu atrofiju ili Kcnedijevu bolest. Ovo je prim er relkog fenom ena koji se naziva gen u okviru gena.

U druge uzroke mu.škog pseudoherm afroditizm a spadaju:1. N epotpun oblik neosctljivosti na androgene, poznatiji kao

Reifensteinovsindrom, u kome kod obolelog m uškarca postoji hipospadija, mali testisi i ginekomastija.

2. Deficit enzim a koii učestvuju tt sintezi testosterona, kao što ie deficit 5a-reduktaze (slika ! 1.5), kod koje su na rođeoju spoijne genitalije nendredene, ali n pubertetu dolaz.i do virilizacije (maskuljnizacije).

3. Hrom ozom ski mozaicizam (45X / 46XY) kod kojeg vcći- na obolelih im a muške genitalije, ali kod m anjcg btoja mog« da budu neodredene ili ženskog tipa.

4. Kampojnelična displazija koju izaziva imitacija 50X 9 gcna na hrom ozom u 17. Sniatra se da je ovaj gcn važan za regulatorni pu t kojim SEY izaziva m askulinizacijn nediferenciranib feiahiih gonada (str. 90).

5. Sm ith-I.em li-Opit'/.ov sindrom koji je izazvan deficijencijom 7-dehidroholestei ol reduktaze, enzim a koji učestvuje ti biosintezi holesterola. Muška dcca sa tcšldm oblikom ovog sjn- drom a imaju ženske spoljašnje genitalije.

Ž E N S K i P S E U Đ 0 H E R M A F R 0 D 8 T S Z A M

Kod ženskog pseudoherm afrodilizm a postoji ženski kariotip, spoljašnji polni organi su virilizirani tako da su ili neodređeni ili liče na norm alne m uške genjtalije.

Ubedljivo nnjčcšći uzrok zenskog pseudoherm afroditizrna je lcongenitalna ađrenalna lliperplazija (str 165). Uzrok ovog slanja može da bude nedostatak nekohko različilih en/.iina u

Jtori liađbubrega, a svi porcmcćaji se nasleđuju autozoinno recesivno. Sniženo stvaranje kortizola dovodi đo pojaćanog stva- raiija adrenokorlikotropnog horm ona koji izaziva hiperplaziju korteksa nadbubrežnih ilezda. Kod najčešćeg oblika kongenitalne adrenalne hiperplazije, koji je izazvan deficijencijom21-hidroksilaze, sinteza horm ona prelazi sa stvaranja kortizola i aldosterona na androgeni obrazac (slika 11.5 str. 166), što dovodi do upadljive virilizacije ženskog fetusa (slika 11.6 str. 167). Nedoslatak' kortizola i alđostcrona obično izaziva brzi kolaps neposredno posle rođenja koji može da bude fatalan ukoliko se odm ah ne uvede suplemenlarna horm onaina terapija i nadoknada elektroJila.

U ređe uzroke ženskog pseudoherm afrodilizm a spadaju tumori koji vrše sekrecijit androgena i uzimanje androgenih hormona od strane majke tokom trudnoće.

;'SIFiDRGMI„LOMUIVOSTI" HROMOZOMA

Konstitucione i stečene hromozomske aberacije kojc nose predispoziciju za nastanak nialignileta razm olrcnc sn u po- glavljii 14. Osim ovih stanja postoji i manji broj hereditarnili poremećaja čiia su karakleristika prekidi hrom ozom a i delccije nukJcotida i)i nuklcotidnih nizova, kao i povećnna pndložnost malignim prom enam a.

ATAKSUATELEANGIEKTAZUA

Ovo je autozom no reccsivni poremećaj koji se manifestuje u ranom detinjstvu ataksijom, okulokutanim teleangicktazijama (slika 18.23), povišcnom osetljivošću na jonizujuće zračcnje i podložnošću infekcijama pluća i sinusa (str. 192). Postoji povi- šen rizik za nastanak lcukemije ili limfoma koji iznosi 10-20%. U ćelijama pacijenata prim ećujc se povećan broj hromozom. skjh aberacija, kao što sn prckidi i razmaci (zjapovi), koji sc uvećavaju pod đejstvom radijacijc. Gen za ataksiju tdeangi- ektaziju se naziva ATM (Ataxia Tcleangieclasia Muiation), i mapiran je na hrom ozoimi Uq23- Smatra se da protcinski produkt ovoggcna deluje na konlrolnoj tački G l/S kaoprotein kinaza koja interreaguje sa produktim a gena TP53 i BRCAl i lime zaustavlja deobu ćelije oinogućavajući popravku prekida hromozoma izazvami zraćenjem pre S faze ćelijskog cikiusa.

BLOOMOVSINDROM

Deca obolela od ovog autozom no recesivnog sindrom a su silna, imaju osip na licu koji je senzitivan na svetlo i snižen nivo IgA i IgM imnnoglobulina. Rizik za nastanak maiignih tumora lim foretikularnog porekla kod ovih pacijenala iznosi pribli7.no 20%. U kulturi ćelija se zapaža povećana učesuilosl hromozomskih preldda, naročito ako su in vitro bile izložene uliraljiibičastom svetlu. Gen za Bloomov sindrom je mapiran nahiom ozom n 15q26, ikodii'a jedan od cnzima izgrupc DNK hdikaza (str. 14). Uloga tih enzim a je rasplilanje dvostrukog lanca DNK pre replikacije, popravke i rekombinacija. Normal- ii'-. gen za Bloomov sindrom igra kijučnu ulogu u održavanju

Slika 18 .23Okularneteleangiektazije kod deteta sa ataksijom teleangiektazijoni

genomskestabilnosti. Kada defektovoggena postoji uhom ozigotnom slanjti, popravsk DNK je porem ećan, a nivo rekombinacija izmcđu sestrinskih liroinatida se diam atično povećava, što se može dokazati odgovarajućom citogenetičkom lehni- kom (vidi niže).

FANCONIJEVA AMEMUA

Ovaj autozomno reccsivni porcmećaj udružcn je sa ahnormal- nostima gornjih udova koje zahvataju rnđijus i palac, pojaća- nom pigmentacijom i poremećajein koštane srži koji dovodi do smanjenja broja svih ćelija krvi (tj. pancitopenije). Postoji i povećan rizik za naslanak neoplazmi, naročito leukemije, limfoma i karcinoma jetre. U kulturi ćclija opaženi su multipli hromozomski prckidi (slikai8.25), a osnovni porcnicćaj lcži u poremećaju reparacijc unakrsnih veza DNK lanca. Postoji pe! poznatiii podtipova Pankonijeve aueniije, od kojih je svaki izazvan recesivnom mutacijom na različitim autozom nim lokusima. Najčešći je tip A koji je m apiran na dugom krakti hromozoma 16, u regionu 16q24. Nije poznatn kako geni Fan- konijeve ancmije učestvuju u održavanju integriteta unakrsnih veza DNK.

XERODF;RMA PIGMENTOSUM

Postoji najmanje sedam raziičitih ohlika ove bolesti, koji se bez izuzelka nasleduju autozom no rccesivnim mehanizmom. Pacijenti sejavljaju zhog pojave hipcrpigm cntisanog osipa na lcoži izazvanog sunčevim svetlcm, a obično prc svojc dvade- sete godinc un iiiu od malignitetn kože nastalog na mestima izloženim suncu. U kuituri ćelija uzetih od ovih pacijenata hromozomske aberacije sc pojavljuju tek posle iziaganja tiitra- Ijubičastom svetlu. Ovi poremećaji nastajvi zbog grešaka u ek- sciziouom m ehanizm u teparacije DNK. 'lo ukjjučujeendonti- Idcazno zasecanjc sa 3’ i 5’ strane svakog oštećenog nukleotida, ukljanjanje oštećcnih ntikleotida i uajzad restituciju ošlećenog lanca korišćenjem dnigog, intaktnog, lanca kao matrice.

PREKiĐi HROMOZOMA I RAZJVIENA IZMEĐU SESTRfNSKlH HROMATIĐA

Siiažan dokaz povećane oestabilnosti hrornozom a je povećan broj razm ena izraedu sestrinskih hrom atida (RSH) u ćelijama u kultnri. Razmena izm eđu sestrinskih hrom atida predstavlja izmenu genetskog materijala (krosing-over) izm edu dve hro- m atide jednog hrom ozom a u mitozi, za razJiku od rckombi- nacije u mejozi 1, koja se vrši izmedu horoologih hrom atida. RSH m ože da se uoči posebnom citogenetičkom tehnikom , koja omognćava diferencijnino bojenje sestrinskih hrom atida. 'i ’o se postiže različitim vezivanjem određenih boja posle dva ciklusa ćelijske tleobc, u prisuslvu S-brom odeoksiuridina (BUdR), koji se kao analog tim inu ugrađuje u novosintetisanu DNK (slika 18.26). N orm alno, po ćeliji postoji oko deset RSII, ali u ćelijama pađ jenata obolelih od Bloomovog sindrom a i pigm entnc kseroderm ije taj broj je jako povećan. Kođ pigmen- tne kseroderm ije, ovo je vidljivo sam o ako su ćelije izložene ultraljubičastom svetlu.

Trenutno nije poznato na koji nač.in je povećnna razm ena izm eđu scstrinskih hrom atida u korcl.iciji sa hromozomskiivi

Slika 18.24Rilaieralna apl,i7ija rodijusa i nedosmtak palfpva kod tietpra sa Fanconijevom anemijom

M H /

^ ^ ^ % f **** J u|

^ y ' ;

* I - ^

I y ^

\ \ ^ l| § ^

5*ika (8.?.52 7 8 Brojni prekidi pukoiine na mprafaznim hromozomiiria deteia sa Fanconijevom anernijorn.

^ T v 'tZ

im | - "/ ’ v } / - X ^ . i y : , ^ : . ".; ■’ ’ 'N :

:.. . -^ • - |;

/>> ’ r \ \r i r i ^ '

■ ^ A > % i ,' ^ \ * > i . « '

Sfika 18.26Preparal nn kome se vidi razm ena sestrinskih hrcmatida (RSH) (stielica)

prckidima koji postoje kod ovc <!vc bolcsti, ali sc smatra tia objnšnjcnje Jcži « nekom korakit i repiikacij« DNK. 'i’akoclc jc interesantno pom em ili tla je broj RSH 11 norm alnoj ćcliji povc- ćan poslcidaganja nekim kancerogenim i m utagenim supstan- cama. Zbog ovoga je predložcno da se učestalost RSH korisli kao iii vitro lest za kancerogeoost i mutagenost hemijskili supstanci (str. ?.S).

t>U» v- unujuiin—uraiunvi iHBammai VMt{ilpiKACIiE ZA HROMOZOMSKlf A KA Liiu

Na osnovu sadiiaja ovog poglaviia, očigledno jc da hromozom skeaberacijem ogu da sereprezenluju na više raziičitih načina. Zbog toga je logično da indikacije za hrom ozom sku analizu trcba razm otriti u višc raziičitih oblasti (okvir 18.3).

MUL.TIPLE KGNGENSTALNE ANOMALIJE

Ispitivanje hrom ozom a trebalo hi nraditi kod svakog deteta sa inultiplim kongenitalnim anomaliiama. To je značajno \z više razloga:

1. Utvrđivanje dijagnoze putem analize kariotipa može da učini nepotrebnim dslja, potencijalno ncprijatna ispitivanja.

2. Može da se pruži informacija o prognoz; zajedno sa de- taljima o relcvantnoj grupi za podršku i prcdloži kontakt sa drugim porodicam a u kojima postoji isii problcm.

'i. Hromozomska dijagnoza omogućava tačnu informacijuo vfeiku rekurentnosti, tj. ponovne pojave poremcćaja kod po- tomslva:istog roditeljskog para.lako je saznanjc da njihovo dete ima hrom ozom sku anomaliju '■£a voditelje veliki stres, česlo će se javaifi i olalcšanje zato što je prooadeno objašnjenje za postojeći problem.

O kvir 18.3 Indikacije za analizu hrom ozom a

Multiple kongenitalne anomalije

Neobjašnjena mentalna retardacijaPoln.i nediferenciranost ili poremečaj polnog rarvoja

NeplodnoslHabitualni pobačojiNeobjašnjena mrtvorođenostMaligniteti i sindromi piekida hromozoma

NEOBJAŠNJIVETEŠKOĆE U UČENJU

Oko 50% leškoća u učenju pripisuje se genelskim uzrocim a,■ a najmanje jednu trećim i od njih prouzrokuju hrom ozom ske

aberacije. lako su kod najvećeg broja dece sa hrom ozom skim aberacijama prisutni još neki znakovi, kao što su usporen rast ili fizičkc anomalije, to ne m ora uvek da hude sltičaj. Ako postoji m ogućnost da jc u pitanju.fragilni hrom ozom X, važno je upozoriti citogenetičku laboratorijn da bi sc koristili posebni uslovi za kulturu ćelija, iako se sada u vcćini centara sindrora fragilnog X dijagnostikuje molekularnim m etodim a, a n e h ro - mozomskom analizom. Ako sti standardni kariotip i testiranje na sindrom fragilnog X negativni, mnogi gcnetičari zahtevaju analize sa m ultitelomerskim probama, naročito ako postoji pozitivna porodična istorija teškoća u ućenju (str. 269). U buduć- nosti se očekuje da će m ikrom atrična kom paralivna genomska hibridizacija (str. 8), kada postanc rutinska tchnlka u okviru kljničkog ispitivanja, rcšiti m noge dijagnostičke problem e kod pojedinaca i porodica sa teškoćama u učenju.

POREMEĆAJi DSFERENCSJACiJE POLA

Iteđenje detcta sa nedeftntsanim izgledom genitalija treba smatrati za h ilno medicinsko stanje, ne samo z'bog nesum njivog siresa roditelja već i zbog značaja iskijučivanja potencijalno lctalnih dijagnoza, kao što jc kongenitalna adrenalna hipcrpla- zija sa gubitkom soli (s1r. 165). Hromozomska analiza je jedno od prvih ispitivanja koja treba preduzeti.

Poremećaji seksualnog razvoja koji se manifestuju u kasnijcm periodu života, kao što su pozni pubcrtet, p rim araa am eno- rija ili ginekomastija kod muškaraca takođc predstavljaju važnc inđikacije za hrom ozoinsku analiztt kao najvainije ispitivanje. Time m ogu da se otkriju dijagnoze kao što je Turnerov sindrom (45,X) ili Klinefelterov sinđrom (47, XXY). Ukoliko je kai iotip norm alan, dijagnostički postupci sc usmcravaju ka drugim mo- gućim porcmcćajima, kao što su cndokrine bolesli.

NEPLODNOST! HABiTUALNI POBAČAJi

Neobjašnjiva ncplodr.osi bi trebalo da bude indikacija za hrom ozom skc analizc, naročito ako se kod mttškarca otkrijc nzoospermija. Kod najmanje 5% ovakvih osoba u pitanju je Klinefelterov. sindrom . Ponekad, kompleksan hromozomslci preraspored, kao što je translokacija, moze da iz;izove fako teške poreincćajc m ejo2e koji dovode do polpunog izostanka gametogeneze.

N ajjuanje 15% svLh dijagnostikovanih trudiioća se završi spontanim pobačajem , a kođ 50% siučajeva uzrok su hrom o- zomske aberacije (str. 261). Nažalost, kod nekih parova javlja se tri ili više spontanih pobaćaja, što se naziva habitualnim pobačajim a. U velikom broju siučajeva, za ovo ne m ože da se nađe uzrok, a kod m nogih kasnije uslede uspešne trudnoće. M eđutim kod 3-6% takvih parova kod jcdnog partnera se nalazi preraspored hrom ozom a, koji m ože da dovede do ozbiljnih disbalansa usled specifičnog načina razdvajanja u mcjozi (str. 41). Zbog toga je standardna praksa da se predioži hrom ozom ska analiza svakom paru koji je doživco iri ili više spontanih pobačaja.

NEOBJAŠfM JEM A M R T V O R O Đ E N O S T

! S M R T N O V O R O Đ E N Č E T A

Nalaz usporenog razvoja i najmanje jcdnc kongenitalne anomalije kod mrt-vorodenog deteta je indikacija za analizu hro- m ozom a iz uzorka krvi ilj kože deteta uzete pre ili neposredno posle sm rti. 1-ibrobJasti kože su vitalni i nckoliko dana posle sm rti. H rom ozom skc aberacije su uzrok za pribiižno 5% mr- tvorođenosti iii sm rti nconatusa, pri čcmu nc moraju da postoje uočljive kongenitalnc abnorm alnosti koje bi odm ah ukazale na uzrok.

fVIALfGKilTET i SiNĐRO{VIS„LOMLjlUIH" HROMOZO.MA

Neki tipovi lcukcmijc i m nogi solidni tum ori, kao što su rcti- noblastom i W ilmsov tum or, udruženi su sa specifičilim abcra- cijama hrom ozom a koje m ogu da budu i od dijagnostičke i od prognostičke važnosti. Kiinička siiica koja ukazuje na sindrom prekida hrom ozom a kao što je kombinacija fotosenzitivnosti i niskog rasta je indikacija za odgovarajuće hrom ozom ske anali- ?.e, kao što je analiza RSH.

L IT E R A T U R A

Dc Groucliy Tuileau C 1984 Clinical atlas ofhum an chromosojncs ?.nd

edn. john Vilcy, Chichester.

Bogato ilustrovan allas poznulih hromozonuilnih sintlroma.

Donnai D, KnrmilofT-Sinith A 2000 Williams s>Tidroine: from gcnotype

throngh to the cognitive phcnotypc. A n i} Med Gcnel (Semin Med Ge-

nct) 97,164-171.Detaljnn obrada jetlnog mikrodelecionog sindrorna, sa naglaskotn na objnf-

njenjc fenotipa na osnovu molehdurmh nalaza.

Gnrdncr R J M, Suthcrland G R 1966 Chromosome abnormalitics nnd genetic counsclling, 2nd edn. Oxford Uneversity Press, Oxfcrd.

Koristan, ilopunjcn voilič za gcnctičko savctovanjc porodica sa hroinozonud-

nim porernecajinia.

Hagcrman R J, Silvcrman A C (cds) 1991 Frngilc X synđrome. Dingnosis. treatmcnl aml rc.«:carch. John Hopkins Universitzprcss, Baltimore.

Detaljan prcgledgcnctičkih i kliničkih asptkuta iindrumu jrugiinog X.

jncobs P A, Browr.e ('. Grcgson N, Joyce C, White 11 1992 F.stimntcs of

the frcqucncy cf chroinosomc abnormnlities dctectablc in unsciectwl newborns using moderate levels of banding. J Mcd Genet 29, 103-108.

?n:ylcd rezultnta više od l'l.OOO prendtalnih dijagneza sa procenotn inciden-

ce hromozornskih abcracija kod živorodrne decc.

. KalclilFe S 1999 Long term outcomc of children of sex chromosomc abnor. malitics. Arch Dis Child 80,192-195.

Vcorna koristan i jasan opis kognitivnih i društvcnih ishoda dugotrajne stu-

dijc praćcnja osoba sa ancuploidijvm polnih Inoinozoniu.

.Schin'/d A 1994 Hnnian cytogenetics database. Oxford Univcrsity Pi€ss, Oxfortl.

Rcdovnn dopunjavnna kompjuterizovana huza podataka o svim poznntim

iironiozoniskim abnur inulnostima. Presluvlju neprocenjivupomoć u dija gnostici i genctićkorn savctovanju.

SAZET^K" ;v :

# Hromo-iomske abcracije su uzrok 50% svih spontanih jiobačaja, a postoje kod oko 0,5--l,0% novorodene dcce.

@ Downov sindrom je najčešći autozom ni liromozo- malni sindrom koji pokazujc izraženu korelaciju izmedu incidcncc i starosti majkc..Oko 95% svih sJučajcva je izazvano klasičnom tirzoniijom hrom ozom a 21."Važno je sprovesti hrom ozom sku analizu u svira slučajevima Downovog sindrom a da bi se identifiknvali relki, ali zna- čajni slučajevi Robcrtsonove iranslokacije.

© Broj otkrivenih mikrodelecionih hrom ozom skih sindroma stnlno taste. Ovi sinđrom i su pomogli u mapira- nju gena i boijem razumevanj« genctskog irnprintinga. Mikrodelecija hrom ozom a 15 je uzrok i Angelmanovog i Pradcr-W i)lijevog sindiom a, s tim što je aberacija kod prvog majčinog, a kod dm gog očevog porekJa.

& Triploidija je čest nalaz kod pobačenog ploda, ali jc redak kod živorodene đece. Kod neke dece sa diploidno/ triploidnim mozaicizmom postoje teškoće u tičenju i po- dručja depigmentncijc, što prcdstavlja stanjc poznalo kao Jtova hipomelanoza.

& U abnorm alosti polnih hrom ozom a spadaju Klincfel- terov sindrom (47,XXY), Turnerov sindrom (45,X), XYY sindrom (47,XYY) i XXX sindrom (47,XXX). Kod svih ovih stanja inteligencija je ili norroalna iii blago sniže- na. Po pravjlu, pacijentj sa Klinefelterovim i Turnerovim

sindromom su neplodni. Kod XYY i XXX sindrom a fertilitet je normalan.

© Sindrom fragilnog X je najčešći nasledni uzrok teško- ća u učenju. Udružen je sa fragilnim mestoni na dugom kraku luom ozoina X i pokazuje modifikovano X-vezano naslcđivanje. Oboleli muškarci iniaju um ercne do velike teškoće u učenju, a kod žene nosilaca niogu da postoje blage teškoće u učenju. Na molekularnom nivou postoji ekspanzija trinukJeotidnih CGG ponovaka koja m ože da predstavlja premutaciju ili mutacijti.

© U porcmećajc difcrcncijacije pola spađajti herm afro- ditizam i psr.udohermafrođitizam. Pravi hcrm afroditi- zam je ekstrem no redak. Najčešći iizrok mtiškog pseu- dobermafroditizma je rieoselljivost na androgene. To je poremećaj vez?.n za hrom ozom X koji uzrokuje izoslanak stvaranj3 funkcionalnih rcccptora za androgene. Naivaž- niji uzrok ženskog pseudoherm afroditizm a je kongcni- lalna adrenalna hiperplazija, kod koje virilizirana deca mogu da budu životno ugrožena zbog insilfieijenr.ije nadbubreinih žlezda u prvoj nedelji života.

@ Sindromi prekida hrom ozom a su retki autozom no recesivni poremećaji čija je karakterislika povećanje broja prckjda hrom ozom a u ćelijama iz kulUtre, i povećana podložnost neoplazmama kao šlo su leukemija i limfomi. Oni su izazvani defektima u popravljanju DNK.

P O G LA V LJE

19Monogenski poremećaji

D o snda je u tvnieno više od deset hiijada m onogenskih jia- siednih karakterislika i poreniećaja. Većina patoioških slanja iz ove gm pe vida se veoma retko jer oboijenja izazvana porenic- ćajima jednog gena zahvataju 1-2% opšte popuiacije. Ti'etman osoba s lakvim poremećajima prcdstavlja jedan od najvećiij profesionahiili izazova za klinićkog geiietičara.

U ovoj kiijizi je do sada pom em it veiik broj raznovrsnih mo- nogenskih poremcćaja, a u ovom poglaviju opisani su neki od čcšćih i važnijih. Takodc, opisano je i nekcliko porcmećaja koji su naroćito interesantni za klinićkc lekare, a posebna pažnja je posvećcna m olekularnini defektima koji se naiaze u njihovoj osnovi. Svaki od tih porem ećaja ihistruje važne genetičke principe, a mnogi smatraju da utvrdivanje bazičnih nnitad ja i izoiaclja proteinskogprodukta u tim poremećajiina predstavlja najznačajnijc naučno otkriće u poslednjih nekoliku decenija.

HUr-JTiNGTOMOVA BOLE5T

I-luntingtonova bolest (Huntington Disense - HD), poznata i kao H unlingtonova horca dobila je svoj naziv po dr George H untingtonu, koji jc ) 872. godine našao veiiki broi oboielih u velikiiii porodičnim zađrugam a Severne Amcrike i opisao njihove poremećaje. U ftladeifijskom časopisu Tke Medical and Surgical Reportcr (M ediđnski i h irnrški izvešlaji) objavijen je članak Georgea H untingtona u kojem je on siikovito opisao progresivne neuroioške ispade i toj bolesti doneo nczavidnu reputaciju jedne od najtežih i najncprijatnijih hcrcditarnih bolesli. Bolest karakteriše sporo, progresivno i selektivno izu- m iranjc ćclija u ccntralnom ncrvnom sistemu, što se ne može efikasno zaustaviti nijednim mediciliskim postupkom ili ie- kom. U većini delova sveta prevaienca te bolesti iznosi oko 1:10.000, a u nekim oblastima, kao što je Tasmanija ili predeo oko jczcra M arakaibo u Venecucli, zabeležene su m nogo veće

vrednosti.

H untingtonova horea je uglavnom bolest sredujeg iii po- znog iivo tnog doba. M edutim , ona m ože početi u svakoni ži-

volnom dobit, čak i u mladosti, što je jedan od nekoliko zago- octn ih aspckata H untingtonove horcje. Takvi juvenilni oblici

su retki i imaju različite Idiničkc karaklcristikc. Objašnjenjc za njih, m ada delimično, nadeno je pošto je otkriven inolekularni defekt koji jc u osnovi tc bolesli.

K L IN IČ K E K A R A K T E R IS T IK E

Uobičajcni oblik H untingtonove boiesti zapoćinje u odraslom životnom dobu. O snovna karakteristika tog ohlika boiesti jeste da poremećaj pokreta sporo progređira, a pr3Ćen je podm u- kiim razvojcm porem ećaja intelektualnih fnnkcija, dok kasnije nastaju i psihički porem cćaji i demencija. Uobičajeno je da boiest počinjc oko četrdesete godine i približno traje i5 godina. Horea jc najčcšći od svih hcrcdiiarnih obiika porem ećaja pokreta. Manifestuje se diskrelnim ncvoijnim pokretim a, kao što su grimase lica, poigravanje mišića lica i udova, savijanje ruku i prekrštanje nogu. Kakobolest napredujetako jc izraženija nc- stabiinost pri hodu i nerazumijiv govor.

U ranoj fazi Huntingtonove boicsti intelektuaine promene se manifesmju kao slabo pamćcnjc i ioša m oć koncentracijc. Mogu da sc pojavc i anksioznost s napadim a panškc, promcne raspoioženja, depresija, agresivno ponašanjc, paranoja, iracio- nalno ponašanje, pojačan iibido i aikoholizam. Intclcktuaine funkcije progresivno propadaju i na krajti nastaje potpuna ne- uračunljivost i deinencija.

Juvenilna Huntingtonova bolest

U istraživanjima sprovcdenim posie 1970. godine, u približuo 5% slučajeva H untingtonove boiesti zapaženo je da su se sirnp- tomi pojavili prc navršene dvadcseic godine. U nckim ranijim istraživanjima utvrdeno je da jc lakvih pacijenata bilo do 10%. Umesto horeiform nih pokreta, kod oboielih od ovog obJika muskulatura ic ukočena, voijni pokrcti su usporcni i ncspret- ni. Pad uspeJia u škoii najavljuje početak teške progresivue demencije koja je često udružcna sa epileptičkim napadiina. Bolest prosečno traje 10-15 godina.

GENETIKA

Tradicionaino, za H unlingtonovu boiest se kaže da se nasleilu- je antozojono dom inantno, počinje u različito životno dolia, pokazuje gotovo potpunu penetrantnost i ima vrlo nisku uče- stalost mutacija. Osim toga, primećeno je da bolest pokazuje anticipaciju, što znači da simptomi u sledećim generacijama obolelih počinju u sve ranijem životnom dobu, što jc naročito izražcno ako bolest prenosi muškarac. Otloivanje geria Hun- tingtonove boicsti (1993. godinc) omogućilo je da se objas;te neka od iznetih zapažanja.

Mapiranje i izolacija gena Huntingtonove bolesti

Huntingtonova bolest je jedan od p iv ih poremećaja koji je mapiran na osnovu analize vezanosti, pom oću polim orfnih DNK markera. Tokom 1983. godine otkrivcno je da porem ećaj pokaztije bliskn povezanostsprobom poznatom pod nazivom G8, na kralkoin kraku brom ozom a 4. Tom prvom istraživanju iokusa 7.a Huntingtonovn bolest izuzetno je pomogla kolekđja više od stotinu uzoraka krvi obolclib osoba koje su živele na obalnma jezera M arakaibo u Venecueli. Osim što je otkrivcn prvi način prediktivnog tcstiranja za H untingtonovu bclest, tiin istraživanjem je utvrđeno da bolest kod hom ozigota nije ozbiljnija nego kod heterozigota. To jc suprotno ođ iialaza u vcćini drugih autozom no dom inantnih poremcćaja (str. 103). Kadaje 1993. godineizolovan i sam gen, otkriveno je da on sa- drži visokopofimorfni n iž CAG (poliglutaminskih) ponovaka lociranih u 5’ rcgionu. Inform aciona RNK kndira protein mo- iekularne niase o<l 350 kDad, poznat kao hantinglin ili IT15. Zna se da je hantingtin e k sp rim iT a n u veiikom broju različitih ćelija centralnog nervnog sistema, kao i u drugim tkivima, ali njegova funkcija još nijc razjašnjena. Pretpostavlja se, ali još nije pouzdano dokazano, da on izm edu ostalog učestvuje i u apoptozi (program iranoj ćelijskoj sm rti).

Adutacije kod Huntingtonove bolesti

Gotovo svi oboleli od Huntingtonove boiesti imaju ekspanziju CAG polighilaminskog niza ponovaka, koja je locirana na 5' rcgionu gcna JID. Prenia tome, Huntingtonova boiest je prim er ekspanzije tiinukleotidnih ponovaka. To je m ehanizam nmta- cije koji je otkriven najpre kod čoveka, dok su svi ostali oblici

T a b ela 1 9 . 1 • or

hluhtlngt'ofi;. •- • :n jn 'gr'netsk ihasp.e^

'Sti. irfii jo fo h i čne;cJ isc:afa; ,V.:, : .: 'ic f ije ' •'; '.

Huntingtonova Miotoničnabolćst distrofija

Masledivanje Au|02omno " ‘ Autoiomnodoiniihahtho dornihantno

lokus na hromozomu ,lp l6.3. 19C! 1.3,3

Trinukleotiđni pojiovak ČAG u 5’recjionu CTC. u 3' U.'Kkoji ifiprevodi. . rčgionu

Vclicna ppnd.vaka Norrnalrii < 26 Mormalni <3?Muiat^liii 27-35Smanjene Punarnulacija[jeneirantnosti 50-2000+

.36:3?Pungpeneliantnosti> -10 ' .

^rotcinski produkt liumingiin MI3 proiein kina2a

Oblik 5a ranim Juvenilni Kongpniralni:xtfeikom Obično ga prenosi Obično ga prenosi

015C majka

mutacija prvo otkriveni kod drugih vrsta, kao što su Drosop- hila ili miš. Kadna grupa koju su obrazovali Američki koledž m ediđnskc genetike i Američko udntženje za geneiiku čoveka preporučila je da se HD gcn pođeli u četiri gnipe na osnovu dnžine CAG ponovaka (tabela 19.1).

Normalni aleli

Aleli koji sadrže 26 CAG ponovaka ili manje nisn povezani s bolešću i stabilni su it mejozi.

Mutabilni aleli

Aleli sa 27-35 CAG ponovaka ne prouzrokuju boiest, ali u mejozi m ogu da budu nestabilni i da sc broj ponovaka u njima povcća ili smanji. Ti mutabilni aleli predstavljaju rezcrvoar novih imitacija. Za pacijente koji su oboleli usled novonastalc mutacije obično sc utvrdi da jc otac nosilac niulabilnog alela. Štaviše, postoje dokazi da su m utabilni aleii povezani s posebnim haplotipom , što je utvrdcno unutargenskim i ograničava jućim DNK markerim a. Ovakav naiaz ukazujc na to d a su neki haplotipovi podiožniji mutacijama od drugih.

Aleli smanjene penetraritnosti

U treću kaiegoriju spadaju aleii koji imaju iv.medu 36 i 39 CAG ponovaka. Kod lih osoba bolest počinje u poznom životnom dobu ili sc uopštc ne ispoiji, tj. mutacija je nepenetranlna.

Aleli koji obavezno dovode do bolesti

Poslcdnja grupa alela IID gena sadrži <10 ili više CAG ponovoka. Oni su bcz izuzetka udruženi s bolešćti iako ponekad simp- iomi ne moraju da se jave sve do scdme ili osm e dccenije živo- la. Dužina ponovalca i vreme ispoljavanja bolcsti m edusobno su u direktnoj vezi, pa ako postoji 40 triplela prosečna životna đob u kojoj bolest pocinje iznosi 57 godina, sa 45 Iripleta to je 37 godina, a sa 50 triplcta svega 26 godina. Broj ponovaka kod večine oboleiiii odraslih osoba iznosi 36 -• 50, dok je u juvenil- nom obliku bolesti broj ponovaka čcsto veći od 55.

Uticaj pola roditelja na prenošenje bolesti

Dobro je poznato da se ova bolest nasleđuje autozonm o dom i- nantno i da (ukoiiko je oboleli heterozigot) rizik po potom ke iznosi 50%, nezavisno od toga da li se bolest naslcduje od oca ili od inajke. M cdutim, nestabilnost u mejozi je m nogo veća tokom spermatogcneze nego tokom oogeneze, ali još nije ra- zjašnjeno zbog čega. Posleđica toga jc da se bolest iz generacije n generacijtt sve ranije pojavljuje, uglavnom kada se mutaiUni alel naslećluje od oca. Mladi pacijenti s Leškim obhkom Hun- tingtonove bolesti golovo sti uvek nasledili mutailtili alel od svog oca koji jc itnao blaži oblik bclesli.

Predloženo je nekoliko mogućih objašnjenja zašto le eltspan- dirane alele uglavuom prenose muškarci. Jcdna od mogućno- sti je da ekspanzija usled proklizavanja DNK polim craze (str. 2<1) jednostavuo odražava broj mitoza tokoni gamctogeneze. U

poglavjju 3 je islaknulo tia se u spermalogenezi (iešava mnogo veći broj mitoličkiJi podela ćelije nego tokom oogeneze (str. 43). Drugo objašnjenje se zasniva na činjenici da je hantingtin eksprimiran u oocilima, pa je mognće do selekcija eliminiše oo cile sa velikom ekspanzijom putem prel'erencijalne apoploze.

KLINJČKA PRIMENA ! PERSPEKTIVE

O tkriće gena HD omogućilo je precizno prediktivno testiranje na Huntingtonovu bolest, ali je postigmita opšta saglasnosl da takvo testiranje trebn predložiti sam o kao deo dobro isplani- ranog i pažljivo kontrolisanog pakcta genetićkog savetovanja. Prema dosadašnjim isknstvima, više žena nego muškarnca pri- livala predlog da obavi testiranje, ii uočeno je da je stres koji izazivaju pozitivni rezultati manji nego što bi se očekivalo. Ne- galivne i’ezultate testa (tj. dobre vesti) im a oko 60% tesliranih, a ne 50% kao što se očekuje. Zbog čega su rezultati testiranja iakvi nije razjašnjeno.

V.a one koji žele, moguća je prenatalna dijagnostika, ali se u Velikoj Britaniji godišnje uradi samo oko 25 takvili analiza. Očigledno je da roditclji imaju izraženu cm otivno i ctićki uslovljenu odbojnosl prem a prekidu Irudnoće zbog loga što će njihovo dete u srednjim godinam a oboicti od neurodegenera- tivne bolesii. Takav stav će biti potpuno opravdan kada se bude pronašla efikasna terapija. Pažiiju priviači zapaianje da se u ćeliji u kojoj postoje veliki CAG ponovci stvaraju agrcgati han- tingtina koji se pod đejstvoni specifičnih proleaza - kaspaza razlažu na toksične produkte koji izazivaju program iram i ćeiij- sku sm rt (apaptozii). Na miševima oboielim od Huntingtono- vc boiesti dokazano je da inhibitori kaspaza pozitivno dcluju. Drugi mogući način Icčcnja jcstc da sc u prcdclc mozga koji atrofiraju već u ranoj fazi bolesti, kao što su mikieus kaudntus i putam en, implantiraju felaine neuronalnećelije. Zbog etićkih problema takvu vrsia tcrapije neki parovi ne mogu prihvatili.

usporenom relaksacijom, šio može da se manifestuje kao za- kasneJo popuštanje stiska ruke pri rukovanju. D ruge kJiničke manifcstacijc su katarakta (slika 9.1), poremećaji sprovođenja u srcu, poremećaji gaslrointestinalne peristaltike (disfagija, opstipacija, dijareja), slabost sfinktera, povišen rizik za nastanak šećerne bolesti i kam ena it žučnoj kesi, šom nolentnost, ćelavost frontalnog d d a glave i atrofija festisa. Pojavijuje se u različitom životnom dobu, a u svom najbiažcm obliku tok bolcsti je rclativno benigan. M edutim , što je doba počctka ranije, to su klinički sim ptom i svc i2raženiji i zahvataju više telesnih sistema. U kongenitalnom oblikit, obolele bebe imaju hipotoniju, talipes i respiratorni distres koji možc da bude opasan po život (slika 17.18). Kod dccc koja prežive nočava sc izostanak mimike (facijes m iopatika), usporen m olorni razvoj i teškoćc u učenju (slika 19.2).

Dijagnoza m iotonične distrofije zasniva se na nalazu mio- toničnih pražnjenja koja sc vidc na elcktromiografiji. Taj pregled je bolan i neprijatan, pa se sada zamenjuje DNK analizoin mutacija.

G E N E T IK A

Odavno je poznato da se m iotonična distrofija nasleđuje autozomno dom inanino, a da je bojest sve teža u svakoj siedećoj generaciji. Ncko vreme se smstraJo da taj fcnomen anticipacije (str. 114) nc prcdslavlja karakteristiku boiesti već grešku u is- pitivanom uzorku jer jc m nogo Jakše otkriti Jako oboijenje Jcod oca čijc je dcte teško oboleJo nego obrnuto. M cđutim , u istra- živanjiina iz 1980. godine dokazano jeda je anticipacija stvarni fenomen koji je karakteristika miotonične distrofije.

, .M lO T C M IČ M A D iS T R O F f J A

Miotoničnn distroiija (MD) najčešći je oblikm išićne distrofije koji se vida kod odraslih osoba, a njegova incidenca je 1 :8 000. M iotonična distrofija i H untingtonova bolest imajn veiikj broj zajeilničkih karaktcristika (tabela 19.1). Najznačajnije su te d a se obe boJesti nasleđuju autozom no dom inantno, pokazuju anticipaciju, a obliic sa ranim početl<om im a drugačiie Idiničlce karakteristike. M edutim, oblik m iotonične distrofije koji rano počiilje prenosi gotovo isključivo majka i postoji odm ah na rodenju, dok juvenilnn Iliintingtonovu bolest prenosi prvcnslve- n o otac i ona naslaje u pcriodu ađolescencije.

K fJiM IČ K E K A R A K T E R iS T H C E

Za razliku od vcćine drugih oblika m išićne distrofije, kJiničke karaktcristike m iotonične distrofije nisu ograničcne isključivo na neurom uskularni sistem. Bolest se obično iavija u oclrn- slom dobu sa slabošću i m iotonijom kao osnovnim sinipto- niim a. Term in miotonija označava tonični spazam mišića sa

Slika 19.1Zamućenje sočiva kod asimptomatske osobe sd miotoničnom distiofijoin. (Ljubaaiošću gospode R. IDoran i M. GealL Oćno odeljcnje Opšte bolnice Lids.)

SŠika 19 .2

Majka i de ts sa miotoničnom distrofijom. Oete ima kongemtalni oblik i jasne kaiakteiistike facijalne miopatije; majka ima samo blogu facijalnu niopatiju. Izražena raziika u težini boleMi kod dve generacije ilusiruje fenomen omicipacijc.

Mapiranje i izolacija gena miotonične distrofije

Da je m iotonična distrofija blisko vezann za sckretorni lokus i lokus Luteran krvne grupe, otkriveno je 1971. godine, a 1982. godinc mapiran je lokus m iotonične distrofije na 'hromozoni 19. Kao i za Hunlingtonovu bolest, jjrošio je ptmill deset godina dok nijc izolovan i sarn gen. To je postignuto internacio- iiiiijiom saradnjom kada je 1992. godine kloniran najveći deo relevanlnog regiona hrom ozoina 19. Dokazano je da je u osnovi m utacijekojaizaziva mioloničm i distrofiju nestabiinoslniza CTG ponovaka koji se nalazi u 3’ UTR regionu (rcgionu koji se ne prevodi) gena za protein-kinazu nazvanog DMPK (Dyslrcp- hin Myolonica Pmtein Kinase - DMPK).

Korelacija oenotipa i fenotipa u miotoničnoj distrofiji

Kod zdraviti osoba CTG niz u 3’ rcgionu D M PK gena sastoji se od maksimalno 37 ponovaka (tabela 19.1), a obolele osobe inja- ju ekspanziju od SO ili više CTG kopija. Izražena je koielauja težine bolesti i veličine ekspanzije, koja m ože da bude i vcća od2.000 ponovaka. Najviše ponovaka ima u teškim kongenitalnim slučajeviuia, koji se golovo bez iznzetka nnsleduju od maj- k-'. Znači da je mejotska ili germ inativna neslabilnost alela knji iraaju veći broj CTG tripleta veća kod žena. lnteresoiltno je <la

''kspanzija relatjvno malog broja ponovaka češće javlja kod n' škaraca i da većina mutacija za m iotoničm i distrofiju nastaje sokoni m ejozekod mtiškarca. Jedno od mngućih objašnjenja

jcste da zreli spermatozoid može da nosi samo male ekspanzijc, dok jajna ćelija može da „udom i” m nogo veće ekspanzije, pa se slučajcvi s kongcnitalnim nastankom nasieduju gotovo isMjučivo od majke.

Još jedna zapažena zbtmjujuća odiika miotonične distrofijc jestc da zdravc hetcrozigotne osobe sa alelima m iotonične dis-

trofije norm alnc veličine obično prenose na potornstvo aJele koji su veći od 19 CTG pooovaka. Taj mogući prim er mejol- skog skrelanja (str. 128), mogao bi da objasni relativno visoku učestalosl miotonične distrofije stalniin dopunjavanjem rezer- voara potencijalnih mutacija za to oboljenje.

Protein-kinaza miotonične distrofije

još nije iačno utvrđeno kako i da li proiein-kinaza m iotonične dislrofije izaziva inišićnu slabosl ili druge kliničke problem e. Nu opšle iznenađcnjc, dokaziino je da miševi, kako s hiperek- spresijom, tako i s hipoekspresijom D M PK gena, ne pokazuju m iotoniju nili druge kliničke karakteristike iniotonićiie distrofije. Sada sc sm atra da nenorm alnn aktivnost pro lein-kinaze nije osnovni uzrok m iotoničnc distrofije, već da RNK koju jc proizveo ekspaildirani D M PK aleJ ometa na ncki na čin obradu RNK koju stvaraju razni tlrugi geni. D okazano je da se ekspandirani DNK transkripti akumulirajti u ćelijskom jedrti i sm atra sc da iniaju efekat pojačanja funkcije pulem vczivanja za CUG RNK-vezujući protein (CUG-Binding Pro- tein -- CUGBP). U tvrđcno je da suvišak CUGBP utiče na više gcna koji su značajni za m iotoničnu distrofiju. Ovo zapažanjc nc iznenaduje jer sezna <ia CUG ponovci postoje u gcnim a za različite enzim e koji su specifični za mišiće, a koje karakteri- še alternativna obrada (spiajsovanje). D odatna m ogučnost je da ekspanzija CTG niza u 3' regionu DM PK gena ttliče na ekspresiju ne sam o protcin kinaze već i drtigih bliskjb gcna kao šio je gen s hom eoboksom , poznat kao D M AH P (Dystrophia Myotonica Locus Associatecl Homeodomain Pi'otcin).

KLJNIČKA PRIMENA i PERSPKKTIVE

Pouzdan dijngnoslički. tesl za m ioloničnu dislrofiju om oguća- vao bi da sc porodicama kojima je to prikladno i prihvatijivo možc pomtdiii i prcsim ptom atsko testiranje i prenatalna dijagnostika. To jc nsročito važno za parovc koji su doblli dete s tcškim kongenilalnim oblikom i za koie je rizik ponovnog jav- Ijnnja rclativno visok. Kao i zn J Juntingtonovu bolest,presim p- tomatsko tcstiranje ne bi Irebalo predlagati ako se ne može pružiti dugotrajna podrška i mcdicinska nega. S pacijentim a kod kojih je nalaz prcsimptomatske Huntingtonovc bolcsti ili m iotonične distrofije moguć, treba razm otriti m ogućnost da dobiju životno i zdravstveno osiguranje pre nego šlo se testovi obave (str. 357)

U lcčenju raiolonične distrofijn važna je redovna kardiološka kontrola zbog čestih porem ećaja sprovođenja srčanih im pulsa j rizika vezanog za opštu anacsteziju. Genska lerapija će morali dn sačeka da sc boljeshvate mehanizmi lcojima ekspanzija niza ponovaka u .V UTtt regionu DMPK izaziva tako raznovrsne i promenljive kliničke poremećaje.

Miotonična distrofija tip 2

U nekim porodicam a u kojirna sc javljaju različitc kiiničke

karakteristike slične m iotoničnoj distrofiji, ali bcz CTG ekspanzijc na DM PK gcmt, nadena ic vezanost za region 3q21. To stanjc je u počctku nazivano proksim alna m iotonična m iopatija, a sada se naziva m iotooična distrofija tip 2 da bi se razlikovaio od m iiogo češćeg tipa 1 m iotoničnc distrofije. Utvrđcno je da je m o k k u h rn i dcfekl (CCTG)n ekspanzivna m utacija u intronu 1 gena ZNF9. Većina obolelih porodica je nen>ačkog porckla, a stndije haplotipa tikazaju na to cia svi slučajevj potiču od jednog originalnog nosioca m utacije od pre 200-500 generacija.

''HEREDITARNA SSNZOIVIOTORNA ‘-NEUROPATiJA

H ereditarna scn2omoLorna neuropatija (Heređilnry M olor um l Sensury N eum pathv - IIM SN ) obuhvata grupu kiinički i genetski heterogenih poremečaja čija jc karakleristika spo- to progredirajuća slabost distalnih miSića i njihova alrofija. U tu grupu boiesti spadaju i Cluvcot-Marie-1 'oothova bolcst i peroneulna mišićna atrofija. Ukupna incidenca 1IMSN iv.nosi pribiižno 1 :2.500.

Te hercditarne neuropatije mogu da se podele na osnovu brzine sprovodcnja u m otornim nervima. U tipu 1 smanjena jc brzina provođcnja, a na biopsiji nerva se vidi segm entna de- mijelinjzacija praćena hipertrofičnim prom cnam a koje ličc na glavicu luka. U tipu 11 brzina provodenja je norm alna iii lako snižena, a na biopsiji nerva se vide degcnerativne prom ene aksona.

Slika 19.3Oonji ekstrem iteti mu5karca oboleiog od hered itam e

sen/om otoi ne neuropatije sa i7ra?enom aiiofijom misićn ispod kolcna

KLINIČKE ODiJKE

U autozom no dom inantnoj HMSN tip 1, koja predstavlja naj ćešći oblik, izm eđu desete i tridesete godine života javlja se slabost distalnih mišića koja sporo progredira j atrofija mišića nogti. Vcćina pacijenala kasnije ima slične prouiene na gor- njim ekstreraitetim a koje su često uđružcne sa atalcsijom i tre- m orom. Donji ekstremitcti čcsto liče na izvrnute šam panjske boce (s)ika 9.13). S godinam a polcreti postaju sve teži, a luk stopala postajc sve izraženiji, što se naziva pes excavatus. 1 pored tili upadljivih prom ena, mišićna snaga vcćine pacijenata je donekle očuvana i stepen invaliditeta im nijc velik. Vid, sltth i intelekt nisu poreniećeni. Kod približno trećine pacijcnata palpacijorri se mogu olkrili zadcbljanja perifernih ncrava koja odgovaraju hipertiofičnim patološkim promenama.

Kliničke odlike drngih oblika HMNS relativno su slične, ali postoje razlike u vrem enu početka bolesti, brzini progrediranja i prisustvu neuroloških znakova. Na primer, ai«) je HM NS lipII, boiest obično počinje kasnije nego kod lipsi 1, lok bolesli jc blaži i kod nekih obolelih protiče asiinptomatski. Nasuprol tome, kod osoba s HMNS tip 111, koji je vcoma rcdalc, bolesl počinje u ranoin dctinjstvu i oboleli inuju leško zaostajanje u m otornom razvoju.

GENETIKA

Oblik nasleđivanja HMSN može da btiđc autozom no domi nantni, autozom no recesivni i vezan za lirom ozom X. Ubed- Ijivo najčešći je autozom no dom inanlni oblik nasleđivanja. U više otl 70% slučajeva, HM SN tip I je nastau kao posledica duplikacije 1,5 mcgabaza (Mb) genomskc DNK na kratkom krakti hrom ozom a 17 .T osejavIjakakoufam ilijarn im , tak o i uvcćini sporadičnih slučajeva bolesti, što ukazuje na zajedničlu kauzal- ni m ehanizam s visokom učestalošću m utacija. U tom 1,5 Mb regionu na 17 p nalazi se gen koji kodira glikoprotein mase 22 KD, poznat kao perilerni mijelinski protein-22 (PM P-22). On postoji u mijelinskoj m einbrani perifernih nerava gde igra važ- nu ulogu u zaustavljanju deobe Schwannovih ćelija. Promenc log proleina mogu da izazovu perifernu »europatiju kod mu- tantnog soja miševa koja je poznata kao „drhteći miš“. Srnatra se da tip IH M S N kod Ijudi predstavlja posledicu doznog efekta gena PMP-22. Kod malog broja pacijcnata sa H M SN tip I bez duplikacija utvrdenc sti taćkastc mutacije tog gena.

Novija istraživanja pokazala su da duplikaciju kod HMSN tip 1 izaziva pogrešno sparivanje i rckom binacija izmecUi ho- mologih sekvenci koje ograničavaju gen PM P 22 (slika ).9A)- b. još nepoznatih razloga takve rekom binacije se obično

dešavajn u gam etogenezi kod m uškog pola (za razliku od Ducheneove mišićne distrofije, str. 297). Recipročni produkt deiccije tog nejednakog krosing-ovcra izaziva relativno blag poremećaj poznat kao hereditarnc'. neuropatija sa sklonoiću paralizama usiedpritiska, u kojem blaga traum a nerva kao što je pritisak od scdenja za vrem e đugih letova izaziva iokalnu obamrlost i slabost. M chanizam kojim đelecije i duplikacije nastaju kao proizvod nepravilnog sparivanja i rekom binacije identićan je onom kojim nastaju H b Lepore j anti-Lcporc (siilca 10.3), kongenitalna adrenalna hiperplazija i sindrom delecije 22q ] 1 (str. 267).

Drugi oblici hereditarne senzomotorne neuropatije

Za mali broj porodica s tipičnim odlikama IIM SN tip I, anali- ?.om vezanosti ustanovljeno je da se lolcus nalazi na hrom ozo- nni 1 nm esto na hrom ozom u J7. Zbog toga su slličajevi vezani 7.a hrom ozom 17 nazvani HMSN la, a oni vezani za hrom o- zom 1 na7.vani su 1IMSN 1b. Sada je poznnlo da je HMSN 1b izazvan m utacijom gcna koji kodira đrugi važan mijelinski piotein poznat kao mijelinski protein nula M P Z (Myelin Protein Zero). On ima ključnu ulogu u adlieziji molckuia lcoja iza/.iva kom paktnosi mijelma u nervima.

Mcki redi oblici HMSN naslcduju se vezano za X hrom o- 7.0111, pri čcm u mnškarci imaju tipične odlike IIM SN I oblika bolesti, dok je bolest kod žena m nogo blaia (ponekad sa ođlilcama HM SN 11). Taj oblik H.MSN je izazvan mutacijama gena koji kodira protein pukotinastih veza (gap jim clion) koji se naziva koneksin 32. Ranije nije bilo poznato da pukotinaste vcze postojc u pcrifcrnim nervim a, a uloga koneksina 32 u pa- togenezi HM SN još nije potpuno razjašnjcna.

PERSPEKTIVE

Kada su olkrivene duplikacije hrom ozom a 17 kod HMSN I, dijagnostika je postala n inogo preci7.nija i više nije trelialo ispitivati konduktivnost nerava koja je koriščena kao presimp- tomatski tcst za članove rizičnih porodica. Nažalost, uspešno

lečenje još nc postoji. Na m iševim a kao što je „drhteći miš“ pokušava se genskom terapijom smanjiti doza gcna tako što se isključnje ili snizava ekspresija gena PMP-22.

NEUROFiBROMATOZA

Pr\n tekstovi o kliničkoj slici neurofibrom atoze (NK) pojaviili su se u mcdicinskoj litcraturi XVIII veka, ali istorijski gleda- no, taj poreniećaj se najviše vezuic za im e Vcn Recklinghause- na, nemačJcog patologa. koji je osmislio term in neurofibromi, 1882. godinc.

Sada je. poznato da je nenrofibrom atoza jedan od najčešćih genclskih poremećaja kod Ijudi, a skrenula je pažnju široke javnosti kada je objavjjeno da je od nje najverovatnije boJovao Džozef Merik, (Joseph M crrick) slavni „čovek-sJon". M eoctim , na osnovu Merikovih folografija i skeleta, kasnijc je zaključeno da on nijc bolovao od neurofibrom atoze, vcć od m nogo redcg stanja poznatog kao Prcteus sindrom.

Postoje dva osnovna tipa neurofibrcm atozc, tip I i lip 2. Oba ta stanja, naročito tip 2, spadajn u fam ilijarnc kancerske sindrom e (poglavlje 14), ali su detaljnije objašnjcni u ovoni pogJavljtt. Neurofibrom atoza tip 1 (N F l) m nogo je češća, a incidenca na rodenju iznosi približno 1 :3.000. Jncidenca za tip 2 iznosi i : 33.000, a prevalenca oko 1 : 200.000.

X PMP-22 Y

X PMP-22 Y

L5Mb *

X PMP-22 Y X PMP-22 Y X PMP-22 Y

;...X PMP-22 Y \

{Mesto rekomb.nacije

HMSN I

X Y HLPP

1 9 .4

Melumizam kojim pogrešno spativanje i lekombinacija sa nejednakim krosing-overom dovodi do nastanka duplikacija i delecija koje l2a?- fju hered itanu serizoinotornu neuropariju tip I i hereditarnu neuiopiitiju sa podložnošću paralizi usleri priiiska (I IL.PP). Xi Y prec-itavljaju homologne sekvence koje ocjranič.avaju PMP-22 g e a

KLtNIČKE ODLIKE

Najupadljivija odlika N P l jesu nialc pigm entisane kožne le2 i- je poznate kao rnrlje boje bele kafe (cafe au lait) i rnale meke, m esnate izrasline, poznate kao neurofibrom i (slika 19.5). Mrlje boje bele kafe se pojavljuju u ranom detinjstvu i broj i veličina im se povećavaju do puberleta. Da bi se detetn postavila di- • jagnoza. na osnovu kJiničke slike, m ora se naći najmanje šcst takvih pigmentacija većih od 5 n im u prećniku, a u pazuhu i/ili preponam a m orajn postojati pege. Nettrofibromi su benigni turnori koji se najčešće javljaju ti koži. Obično se pojavljuju u poznom delinjstvu ili odraslom dobu, a broj im se povećava s godinama.

U druge kliničke nalaze karakteristične za N F l spadaju prisustvo pega u pazu.šnoj regiji, relativna makrocefalija (velika glava) i Lischovi noduli. ’l'o su m ali, benigni ispupčeni hatnar- tomi dužice (slika 19.6). Najčešća kompiikacija, koja se javija kod približno trećine oboieie dece jeste blag poremećaj razvoja koji se karakteriše porem ećajem tičenja ncverbalne prirodc. Veliki broj oholelih ima izraženo poboljšanje u školskom dobu. Vcćina osoba s ncurofibrom atozom vodi norm alan, zdrav i i- vot i ne oplcrcćuje se bespotrebno svojim stanjem. Mcautim, mali broj pacijenata ima nektt veću komplikaciju kao što stt epilepsija, lum ori cenlralnog nervnog sistema ili skoiioza.

GENETIKA

Neurofibrom atoza tip 1 nasleđuje se autozonm o dom inantno i pokazuje potpunu penetrantnost do pete godine. Ekspresiv- nost je jako varijabilna i ležitta bolestj oboleliii članova iste porodice m ožc se izuzctno m nogo razlikovati. Kliničke karakteristike obolelih idcntičnih blizanaca obično su veoma siične,

S iik a 1 $ .5

Pege na trupu. inrlje boje bcle kafe i multipli neurofibromi kod pacijenta sa neiircfibromatozoim tip l.

5 ! ik a l9 .6

Lischovi noduli-kod fibromatoze tip I .(Ljubaznošću g. R Doran, cčno odeljenje Opšte bolnice IJds.)

pa jc izražena razlika u ispoljavanju bolesti kod čianova isle porodice, koji m oraju da imaju istu mutaciju, najverovalnije efekat modificirajućih gcna na drugim lokusim a. Blizu S0% sitičajeva N Pl izazvano jc novim mutacijama, a procenjuje se da jcučestalost mutacija pribiižno 1:10.000 gam eta, što jc oko sto puia više od prosečne učestalosti mtttacija p o iokusu u jednoj generaciji.

Fostoji nekoliko izveštnja da je oholelo više potoroaka zdravih roditeija. To je verovatno prim er gonadnog mozaicizma kod roditclja (str. 115). Somalsla mozajcizam kod neurofiljro matoze manifestuje se prom cnnm a snino na ođredcnoiii deiu teia. 'l'aj oblik bolesti naziva se segmenlnn neurofibromiJltsza.

Mapiranje i izolacija gena rieurofibromatoze

Zahvaljujltći lom e što je veliki broj porodjca prislao da nčć- stvuje u istraživanju ti kojein su primenjeni polim orfni DNK markeri za svaki autozom , 1987. godine uspešuo je inapiran gen koji je odgovoran za ncttrofibromalozu, na 17. iiromo- zomti. De.taljnim m apiranjem za koje je korišćena višestruka analiza vezanosti (str. 132) utvrđeno je da se N F l lokus nalazi na dugom kraku h toinozom a 17, uz samu centrom cru.

Pomoć u izolovanju gcna neurofibrom ina (čija mutacija izaziva neurolibrom atozu) pružio je riahiz dva pacijenla kod koiih je uz N F l postojnla i balansirana transiokacija s tačkom preldda na 17q 11.2. Najpre je utvrđen kozm idski kion koji jc sa<lržao obc Iranslokaciune tačke pveltjda, a potom su istia- živanjem transkripata s tog regiona otkrivena čctiri gena, od kojilt jc jeđan bio gen za neurofibrom in. On obuhvata više od 350 kilobaza (kb) gcnoinske DNK i sađrži najm anje 59 egzona koji kodiraju iRNK vcličinc 11-13 kb. Za preostala tri getia koja su olkrivcna ti tom rcgionu utvrđeno je da lcže u okviru jcdnog introna gena za neum fibrom in, gde se tfanskribtiju sa kom piem entarnog lartca, tt suprolnom pravcu.

Pcodukt gena neurofibromatoze tip 1

Analiza sekvence gena N l'l pokazala je da on kodira protcin poznat pod nazivojn neurofibrom in. O n je struk turno hom olog'proteinu koji aktivira gtianozin trifosfatazu (GAP), koji igra važnu ulogu u signalnoj transđukciji tako što sni- iava aktivnost RAS. Mesto neurofibrom ina u RAS-MAPK aktivnosti prikazano je na slici 6.12 i naglašena je povezanost s Noonan sindroraom (str 2'!<!). Zapažen jc gubitak hctero- zigotnosti za raarkere hrom ozom a 17 u nekoliko malignih tumora pacijenata s neurofibromato7.oin tip 1, kao i u ma- lom broju benignih nenroiibrom a. Na osnovu tog zajiažanja, može se zaključiti da gcn za nenrofibrom in deluje kao tnm or supresorski gen. Doknzano je da sadrži dom en sličan GAP ((1AP Related Domen - GRD), koji reaguje s p roduktom RAS protoonkogena. U genu za neurofibrom iii postoji inesto za editovanjc iRNK i editovani transkiip ti dovode do sinteze skraćenog GRD ]>roteina što inaktivira lum or supresorsku flinkciju. Kod maligrsijih tum ora se uočava veća zastupljenost editovanja.

1 driigi gcni, ukJjućnjiići i TP 53, učestvuju u nastanku i razvoju lum ora ko<l N Fl. Takode, poznato je i da gen za ncuro- fibromin učestvuje u nastanku sporadičnih tiunora koji nisu vezani za neurofibrom atozn, ukljućnjući tu i karcinom kolona, neuroblasloin i maligni mc-lanom. To zapažanje potvrdnje da gen 20 neurofibroinin igra važnu ulogu u rastu i diferencijaciji ćelija.

Korelacija genotipa i fenotipa

Do sada je utvrđeno viie od 100 razlićitih mutacija u gcnn za neurofibromin. One obnhvataju delecijc, insercije, duplikacije i tačkaste mutacije lipa supstilucijc. Većina lih mutacija dovodi do drastičnog oštečcnja proteina ili do toga da uopšte nema ekspresijc gena. Do danas neina dovoljno dokaza za jasan odnos izmedu specifičnih mutacija i kliničke slike. To se slaže sa izvcšlajinia o vrlo izraženim varijar.ijama fcnotipa u jrdnoj porodici, što ukazuje na nlogii gena modifikatora. Pacijenti s vejikim dclecijma koje obuhvataju ceo gen za neurofibrom in obično su teže oboleli, sa zriaćajniin oštcćenjima intelekta, donekle inaifanoidniin habitusom i brojem neurofibrom a koji je vcći od prosečnog.

Meurofibromatoza tip 2

Kod neurofibvoinaloze tip 2 (NF2) m ogu da se jave i mrlje boje bele kafe i neurofibrom i, ali m nogo rccle nego kod tipaI. Najkarakterističnija odlika NF2 jeste pojava tum ora koji zahvataju VIII kranijalni nerv u ranom odraslom dobu. Ti tumori su se ranije nazivali neurinom i akustiknsa, dok se sada koristi izraz švanomi nerva vestibularisa. Ceslo se jav- Ijaju i drugi, raznovrsni tum ori centrainog nervnog sistcma, iako više od polovine lih tum ora ne izaziva nikakve simplo- me. D obro su poznaii i spinnlni i periferni švanom i, bez lezija VIU kranijalnog nerva, što predstavlja stanje l«ije se naziva 'jvanoniiitoZii. KiilarakUi jc veoma česta ofUilmološka kora-

'ikacija koja se viđa kod NF2, ali jc uglavnom supktiničkc j/cirodei n c in a je kod N F l.

NF2 lokus je 1987. gođinc mapiran na hrom ozom 22 q, pomoću analize vezanosti. Gen nazvan švanomin k loniran je 1993. i nadeno je da je veličine 110 kb sa 17 egz.ono. Smalra se da je produkt tog gena, koji ponekad se naziva i merlin, citoskeletni prolein koji deluje kiio tum or supresor.

KLINIČKA PRIMENA! PF.RSPEKTIVE

Mapiranje gena neurofibrom ina omogtićilo jck ak o presimp- lomaisku, tako i prenatalm i dijagnostiku pntem anaJize vezanosti ili iz dircktne analize mulacija. U praksi, veomo mali broj poiodica žeji da koristi neku od lih inogućnosli, delom zato što sm atraju da N Fl nije ozbiljna bolest, a delom zato. što se na osnovu analize inutacija ne m o ie predvidcti težina bolesti.

Danas nema leka za N FJ. Medilcamejnna terapjja kojoj je cilj povećanje GAP aktivnosli neurofibromina ili sniženje RAS aktivnosti može da se pokaže korisnoro, budući da ne postoji efikasna genska lerapija. M edutim , teško je zamisliti kako bi se to moglo prim enili na različita ciljna tkiva, uključujući tu i centralni nervni sislcm. Ukratko, vcrovamo će osnovnj doprinos kloniianja N F l i NF2 gena bili da se bolje shvate procesi koji učestvuju u razvoju ncrvnog sistema i form iranju lum ora, a ne da se uvede efikasna genska lcrapija.

mhMAHOV SmOROM

l'acijenl kog je opisao francuski pedijatar Bcrnaid Marfan 1896. gocline verovatno je im ao sličan, ali rcđi poremećaj koji se danas naziva BeaJov sindrom iJi kongenitalna arahnodakti- Jija sa kojilrakturam a (sir. 291). U ldiničkoj praksi lekari česlo poroisje na dijagnozu M arfam m jg sindrom a ?.a svakog paci- jcnta koji je visok i ijna dugačke ekstiemilete i prste. M eđuiim , u kiinićkom pristupu neophodno je bili objeklivan zbog toga štn veiilcj broj stanja jma „marfanoidnc" odlike, a većina viso kiii mršavih osoba potpuno je normaina. U genetici sn ti opšloj upotrcbi detaljni dijagnostički kriterijum i koji sc nazivaju Gem kriterijumi (tabcla 19.2).

KLiNIČKE OĐLiKE

Marfanov sindrom jc poremcćaj fibroznog vczivnog tkiva, konkreino, nedosiatak fibrilina tip 1, glikoprotcina koji kodira gen FBNl. Klasično, obolele osobe su više od zdravih člano- va porodice, odnos raslojanja između prstiju raširenih ruku i visine veći im je od 1,05, gornji dco tela im je kraći od do njeg i imaju đeform itete griulnog koša i skoJiozu (slika 19.7). Poremećaj vezivnog tkiva povećava učestalosl eklopije (su- bluksacije) očnog sočiva kod obolclih i šlo jc vcoma važno, Laj poremećaj uzroktije dilataciju ascendentne aorlc koja može da izazove disekcijti. Ta komplikacjja je opasna po život i zbog toga se dijagnoza m ora pažljivo postaviti. Dilatacija aorle može da bude progresivna, ali se njen3 progresija inože smaniiti |3 - adrenergičkirn blokatorima (ako ih pacijent podnosi), a ako je prom er krvnog suda dostigao veličinu 50 55 cm, dola2i

Sistem GlžVni kriterijunii Sporedrii krjterijumi

Škeletni Moracia postoji najmanje A Pectuš carihatum"

Pect.u'5’excavaturri koji m ora.djse koriguje. bi.rurSki' -

Smanjen cdnos visine goriijeg prema donjem delu tela ili: Odnos raspona ruku ivisine >1,05

Hlpe/mobilnost zgloBa ručja i palca

Medijalni maleolus pomeren preiria sredini (ir.edijalho). Prptaizija acetabiilumavidljiva.rndiološki

Pectus exc?yanjm; ■',/. ;1 lipermpbllnpšt žgjobova; « ; ' :Višplcn;epčaSii luk'sa zuBima koji še preppkrivaju.

., .ižglidjica sa pčniiii proi^zirria 'obbieniift lianiže Ravnitabahj

. OkLdarni ■ Ektopijasočiva- Zaravhjpnp rožnjača; ..Prcdtižcna aksijalria ospvina oka .

Hipoplast.ična dužica ■".;•

Kardiovaskulami Dila'lacija oscedcntne aortc Disekcija asccdcnm e aorie

Prclaps mitiairie voiviilc ; Uilatacijš ili disekcija desceridentnć, iorakalne jli đbdominalne aorte kcd mladih od 50 godina

Pulmonalni • Ncma Spontani piieumofbrakš

Apikalne bule

Ko2a ivezivnoikivo Hipmelastičnost kože i vezivnog tkiva Nema

Cura niatcr Lumhbsakralne ektazijedure Mema

Pornriićna Kiorija/genriika Rodak prvog stepena srodstva koii ispunjava kriterijume Nalaz fEN.1 mutacije iii haplotip visokog rizika u MfS lamiliji

Nema-

Nerna

u obzir hirurška intervencijn. T rudnoća za žcne s Marfanovim sinđromoiTi koje već imnju doneklc prošircnu aortu prcđstavlja faktor rizika i veoina je vazno <ia se one redovno kontrolišu sve vreme trudnoće.

Dijagnostika Marfanovog sindrom a zahteva pažliivn kli- ničku proccnu, mcrcnje te!a radi utvrdivanja disroporcija, ehokardiografski prcgled. oftalmoloJiu pregled i u suspcktnim slučajevima MR preglcd ium baine kičm e <!a bi se ustanovjlo da li postoic lum bosskralne ektazijc dure (tabela 19.2). Mc- takarpofalangealni indcks, tj. radiološko ulvrđivanje odnosa veličine kostiju šake nije dco rcvidiranih Ccnt kriterijum a koji se proverava. Ako je porodična istorija ncgativna, dijagnoza se postavlja ako su ispunjena najmanje dva glavna kriterijum a i ako je uz to zahvaćen treći organski sisteui. Da bi sc postavila dijagnoza za osobti čiji bliski rodak im a M arfanov sindrom , dovoljno je da je ispunjen jedan glavni kriterijum i da jc zahva- ćen drugi organski sistem.

GENETIKA

Marfanov sindrom se naslcđuje autozom no dom inantno i ve- ćina slučajeva je vezana za gen FB N l, na )S<]2]. To jc vcliki gen sa 65 egzona, koji se proteže na 200 kb i sadrži pet zaseb- nih regiona ili dom cna. Najveći od njili, koji zauzima oko 75% gcna, sadrži oko 46 ponovaka koji kodiraju epiderm alni faktor rasta. U počctku su vcom a retko nalažene kauzalne mutacije kod oboleiih pacijenata, ali sada su prijavijcnc na sto tinc takvih mutacija. Većinu njih čine m isens mutacije koje imaju domi nantno negativni cfekat. Posledica m utacija je prisustvo inanjc

od 35% očekivane količine fibrilina n ekstraceJularnom ma- triksu. Mutacije su ponckad nadene i u sličniin fenotipovima, kao što su nconatalni M arfanov sindrom , porodična ektopija sočiva, Shrintzen-G oldbergov sindrom i stanja kojc sc karak- terišu prnlapsom m itralne valvuie, miopijom, graničnim pro- širenjem aorte, jiespecinčnim kožnim (engl. skin) i skdernim prom cnam a, što se naziva MASS fenotip.

Loeys-Dietzov sindrom

Pamilijarna aneurizm a ao ite nije ograničcna sam o na Mar- fanov sindrom i nedavno jc izdvojeno novo, posebno stanjc. O no sc takode nasleduje autozom no dom inantno, a aneuriz- mc m ogu da budii agresivne i da sc jave pre nego što dilatacija aorte postane izraženija. U pridružene nalaze spadaju rascep ncj?ca i/ili rcsice, kraniosinostoza, mentalria zaostalost i tortu- ozne izuvijane artcrijc sa aneurizm am a koje sc javljaju gene- ralizovano, po celom cirkuiatornom sistcmu. Neke osobe imaju karakteristike koje sc preklapaju s Marfanovim sindromom, ali ne ispunjavaju Cie.nt dijagnostičkc lcriterijnme. To stanje sc naziva Loeys-D iclzov sindrom , a gcn je utvrclen metodom anajizc gcna lcandidata. Poznato je d3 je signal transformišu- ćeg faktora rasta (Transforming GrovAh Factor - TGF) važan za vaskularni i kraniofacijalni razvoj Icod mišcva. To je navelo Loeysa i njegove saradnike na sekvenđoniranje gena za TGF-P recep tor2 (TGF-pR2) u različilim zahvaćenim porodicam a. U vcćini slučajcva kod obolelih su nadene heterozigotne mutacijc, a u oslalim a su pronadcne tačkastc mutacije na bjislcom gcnu TGF-pii I.

| / k S J > W • * ' ' 'W s ^ ž S t € # f S S ^ ^ i^ ^ 9 ^ s W B l i S l a B S i

' ’—- - ' - . ' & :\

9 ' 1i m f J ^ ^ ^ m S $ \ fM m

Slika 19.7A. Adolescenc sa Marfanovirn sindromom kod kog se vide neproporcionalno dugi pkstreiniteti (arahnodaklilija) i ekstremna deformacija grudnog koša.Takode irna dilataciju korena aortc.B. Hiperrnobilnost zgloba ručja kod žene sa Marfanovirn sindromom. Ovakva slika rnože da se vidi i kod drugih stanja sa labavim zglobovima kao što je Ehlers-Danlos sindrom.

i?ongenita!na arahnodaktilija sa kontrskturama

Verovatno je M arfan u svom originalnom tckstu 1896. godine c-pisao upravo lo stanje koje je poznato i pod nazivom Bealov s-idrom . Mnoge karakleristike se poklapaju s Marfanovim sin- ds'omom, ali sc ređe javlja dilatacija aorte i njene katastrofalnc

poslcdice. Obolele osobc imaju kongeniialne kontrakture prstiju, deformisanu ušnu školjku i ponekad izražemi skoliozu. To stanje je izazvano nrotacijom gena za fibrilin tipa 2, koji ima istu organizacionu strukturu kao fibrilin tip 1; gen je mapiran na 5q23.

; GlSTiČNA F|B FIOZA

Cistična fibroza (CH) prvi pitt je bi!a priznata kao posebna bolest 1936. godine. Tada je bila poznata pod imenoni nuikovis- cidoza po gustom m ukoznom sckretu koji se nakupljao u di- sajnim putevinia i zatvarao ih, stvarajući uslove za sekundarne infekcije. Iako su Se antibiotici i fizikalna terapija pokazali kao veoma cfikasna terapija kojoni jc od 1955. godine produžavan prosečan životni vck deleta s d sličnom fibrozom s manje od pet godina na blizu 30 godina, koliko iznosi danas, cistična fi- hroza je i dalje 2načajan uzrok hroničnih bolesli i smrti u delinjstvu i ranom odraslom dobu.

Cistična fibroza je jedna od najčešćih autozom no reccsivnih bolesti kod osoba zapaduoevropskog porekla, medu kojima incidenca varira od 1 : 2.000 do 1 : 3.000. Incidenca je ncznat- no niža n istočnoevropskim i južnocvropskim populacijama, a m nogo niža kod Afro-am erikanaca (1 : 15.000) i Amerikanaca azijskog porc.kla (1 : 31.000).

KLINIČKE ODLIKE

Cislična fibro7a najčešćezahvata panki'easi pluća. U broničnoj bolesti pluća nastaloj zbog rekurentnih infekđja nastaju fibro- zne promenc u piućim a kojc uzrokuju insuficijcnciju „desnog" srca, stanje koje je poznato kao hronično piućno srce (corpul- mon/jle). Ako se javi takva komplikacija, jedina nada za izieče- njc je Inmsplantncjja srca i pluća.

Mcdu osobama s cističnom fibrozom 85% je onih kojima jc poremcćeno funkcija egzokrinog pankreasa i smanjena sekre cija enzima usled začepljcnja pankretičnih kanala gnstim se- kretom. Usled toga nastaje malapsorpcija i povcćava se sadržaj masti u stolici. Ta komplikacija cislič'ne fibrozc rclativno lako se popravlja peroralniin uzimanjcm pankreasnih enzima.

U druge problcmc s kojima se česlo susreću oboleli od ci- stične fibroze spadaju nosni polipi, prolaps rektum a, ciroza i dijabetes melitus. Oko 10% novorođcnčadi s cističnom fibrozom ima opstrukciju tankog creva gustim m ekonijum oin, stanje poznato kao mekonijalni ileus. Gotovo svi muškarci sa ci- stičnom fibrozom su sterilni zbog kongenitalnog bilateralnog odsustva semevoda. Sada je poznato da postoji mala grupa muškaraca s vrlo blagim oblikom đstične fibroze, kojima je to što ne postoji semevod jcdini klinički problcm. U druge, retke sim ptom e cisiične fibroze sparlaju hronični pankreatitis, đifu- znc bronhiektazijc i bronhopuhnonalna alcrgijska aspergiloza.

G E N E T IK A

Cistična fibroza se nasleduje autozonm o recesivno. Poslo- jc druga aulozoinno re.cesivna oboljenja koja imaju višu 291

inđdencu , kao što je hem ohrom atoza ttsled koje se nagomilava gvožđe u ikivima, aJi cistična fibroza je uberiljivo najozbiljnije

autozom no recesivnu oboJjcnje rasproslranjeno ineđu decom zapadnoevropskog porelda. Tako visoka incidenca mogJa bi

sc objasniti postojanjem više lokusa cistične fibrozc, visokom učcstalošću m utacjja, m ejotskim skrctanjem j sclcktivnom prcdnošću hcterozigota. Pretpostavlja se da heterozigoti iinaju prednost je r im je povišena rezistendja na bakterijsku dijareju sa sekrecijom hlora i to je najverovatnije objašnjenje visoke incidence, raada još ne postoji nepobitan dokaz za to.

JVlapiranje i izolacija gena cistične fibroze

Lokus cistične fibroze m apiran je 1985. godinc. U tvrdeno je da se nalazj na hrom ozom u 7q31 i da je vezan za gen polim orfnog enzim akoji je poznat kao paraoksanaza. Ubrzo posle toga dokazano je da su dva polim orfna DNK m arkera, poznata kao MET i D7S8, blisko vezana za CF Jokus i da ga cgraničavaju. Region izm eđu tih m arkera je pretražen na prisustvo H TF ili CpG ostrvaca, za koje jc poznato dn se nalaze blizu 5’ kraja m nogih gena (str.74). Zolivaljujući tome utvrdcno jc nckoJiko novih DNK m arkera za koje je dokazano da su tesno vezani za Joluis cistične fibroze, s rekom binacionom frelcvencijom m anjom od 1%. Za te loktise u tvrdeno je da su u ncravnoteži vezanosti (str. 132)sJol«isom cistične fibroze, a nađeno je da je CF mutacija udružena sa određenim haplotipom u 84% shiča- jeva. O tkriće neravnotcže vezanosti je u sagiasnosti sa teorijom0 postojanju originalne mutacije koja je odgovorna za veJiki procenat svih CF gena. Pošto su utvrdeni lokusi lcoji su tesno vezani za CF lokus, njegov region je sužen na približno 500 kb. Utvrđeni su konzervirani geni koji su eksprim irani ti tkivima koja su zahvaćena cističnom fibrozom, kao što sti pJuća1 pankreas. Na Ju-ajn, dve grupe naučnika iz Severite A m crike kolonirale su 1989. godine CT gen kombinacijom skolcova po hrom ozom im a, fizičkog m apiranja, izolacijc sekvence cgzona i analizoro inutacija. Gcn jc nazvan CF transm em branski regulator provodljivcisti {Cyslic Fibrosis Transmembrane con- ductance Regulntor - CFTR ) i dokazano je da se proteže iuoz genomski predeo od 250 kb i da sadrži 27 egzona.

CF transmfirnbranski regulator provodljivosti

Slrulctura C F l’R odgovara proteinskom proizvodu koji sadr- ži 1.480 am inokiselina s m olckularnom težinom od 168 JcDa. Smatra se da sc sastoji od dva transm cm branska (TM ) dom cna koja ga vezuju za ćeJijsku m em branu, dva savijena dom ena za vc7.ivanje nnkJeotida (nuckotide binding Jolds, NBFs) koji vczuju ATP i rcguJatornog (R) dom ena koji fosforiliše protein- kinazn A (slika 19.8).

Prvenstvena uJog3 CFTR proteina jestc da služi kao h lo ridn i kanal. Kada se regulatorni dom eni aktiviraju fosforilacijoro, što prati vezivanje ATP za niikleotiđne dom ene, otvara se hloridni lcanal lcoji vodi napolje i negativno utiče na apsorpciju natri- jtuna tako što zatvara epitciijajnc natrijmnovc Jcanale. Ukupan efekat jc sm anjenjc intracelulanic konccntracijc natrijuni-lilo- rida, što poboljšava kvalitet m ukozne sekrecije ćelije.

Chromosome 7 7q31

f l |

\^ ^ ISOOkb___________ ^

MET liokT D7S8CFTR

r-^ n '\ NBFMRr !:] ____ Citoplazmo

Na+ L ^ - i

[p iie ln i T O /r ^ - ~T^5C 7 ri : ' "*:n m riju m šR ' ( r!v' l _ ----------kanol ¥ \ / lcr 1 ra- Ćctijska

mcmbrana

tzvodni hloridni kanal Ekstracelulair.atečnost

Slika 13 .8Lokus, gen i proteinski piodukt cistične fibroze koji utiče na blisko postavljene epitelni natrijuinov i izvodni hloiidni kanal. R regulatoini domen; NBI- savijeni đom en za vezivanje nukieotida; TM transmembranski dom en

M u ta c i je g e n a u CFTH

Prva inutacija koja je bila otkrivena u genu CFTR bilaje delecija tri susedna bazna para u ola'iru 508. kodona, a njena poslcdica je nedostatak fcnilalanina u pcjlipeptidnoni lancu. Ta rnti- tacija je poznota kao AF508 (A za delecijti, a F za feniialanin). Pokazalo se da <;na predstavlja prikližno 70% svih m utađja

gena CFTR gena, s najvišom inddencum od 88% u Danskoj (tabela 19.3). Mutacija AF508 možc se dokazati rclativno Jako lančanom reakcijom polim eraze - PCR (str. 58), korišćcnjein prajm cra icoji oivičavaju rcgion kodona 508 (slika 19.9).

Do sada je otlcriveno višc od 1.500 drugih mutacija gcna CFl'R. U njih spadaju niutacijc pogrešnog smisla (missense), mutacije koje pomerajtt olcvir čjtanja (fratneshift), mutacije u

graničnim m estim a izmcdti egzona i in trona (spiice site)., he- smislenc (nensense) mutacije i delecije. Većina ih je veoma retka, ali neke od njih čine mali, aJi značajan procenat niutacija »

odredenoj poptilaciji. Na prim er G542X predstavlja 12% svih miitacija gena ('FTR kod Aškenaz.i Jevreja, a mutacija G551D

se javlja kod 3% oboJeJih nieclti pripadnicim a bele rase u Sever- noj Americi. Na bazi oviii podataka razvjjeni sti lcoinercijalrii

ZemUa;. ' % .

• • ' . . s«- . . •. • ;.

Hotandija"r'- '••• »v • ••".•■• ■ *•

, " y 'C : * :'

Vetika §iitarfcja ; .78

Irska ... ': • £: • ■ . . • . . , - • • . ' .. •

/ . S . . . ..

fonćusk£ . :■' , is: •.'•.;■.. .. .' ; V .■ ' ■* ;

s a d . ; ; . . 56

Nemaćk'a- - - ' !: w . v - ' " ■ '

potjska.;: . 55 : j

Italija 50

lu rSks ': 30'

Podad Eviofjskcibdrie (jrupc za'.gehetikučlsiične fibroze o gradijcntu dištrihudje važriijih ’CP rmitacija i haploiipa koji im jp pridru?en Hum Geiiet 1990; 85:436-'l'11 i Preglcd mutacije /1K503 - izveštaj

kbnzoicijuma za genetsku analizu cištićhe fibioze. Arii 1 fiurri Genet 1990:'l?: 354-359

mullipli (ijjagnostičkj lcitovi koji su z.nsnovani na lančanoj rc- akdji pnlim eraze - PCR i koji mogu da otkriju 90% svih nosi- hca m ulađje. Korišćcnjem ovih testova može se smanjiti rizik <ia je zclrava osoba prenosilac m utad je sa 1 : 25 {koliko iznosi u opštoj populaciji) na manje od 1 :200.

Korelacija genotipa i fenotipa

Mulađje gena CFl'R mogu do uliču na funkciju proteinskog proizvoda na sledeće načine:

1. lako što potpuno ili dclim ično smanjuju njegovu sintezu, npr. G542X i 1VS8-6(5T),

2. lako što ga spi'ečavaju da se veže za epitelnu m em branu, npr. Ai:508,

3. talco šlo izazivaju njegovu nepravilnu funkciju kada dospe na mesto delovanja, npr. G551D i R117M.

Krajnje dejstvo svih tih mutacija jeste smanjenje norm alne fmikcije proteina CFTR. Stepen smanjcnja aktivnosti proteina CFTR u dobroj je korclaciji s Idiničkjm fenotipom. Aklivnost manja od 3% odgovara teškoj, „klasićnoj" cističnoj fibrozi.koja se ponekad naziva i Pi tip zbog pridružene insufiđjcncijc pankreasa. Nivo aktivnosti 3-8% izaziva blaži, „atipični" oblik ci- si'ične fibroze s respiratoinom bolešću, ali s reiativno normai- nom funkcijom pankreasa. Taj obJik se naziva PS („pankrcasno suficijentai “) oblik. Najzad, nivo aktivuosli 8-12% izaziva naj- =:;aži oblik cistične fibroze, a njena jedina manifestacija jestc da i'iuškarci neniaju semevode.

1 ^ 2

1 2

^ _____ 98 bp

^ "~ ^5 ^p

Heieroduptexbands

Slika 19 .9PCR ampiifikacija 98 i 95-bp fiagmeiista DNK koji sadrže mesto mutacije AF508 u CTfil genu, kod devojčice sa cističnom fibro2om i njenih roditelja. Oete II, je homozigot za AF508.Njeni loditelji, I, i l2 su neterozigoti, a njcn biat II, je homo/igol za normalni alel. Heteiozigoti se lako identifikuju na osnovu heterodupleksnih traka fo.miranih crnedu 98 i 95-bp produkata koje se vide nakon elektroforeze no nedenaturišućem gelu.

O dnos izmcdu gcnotipa i fcnotipa je složen. Ilom ozigotna inutacija AF508 gotovo uvek tizrokuje tešku, klasičnu sliku ci slične fibroze, kao i kod složenih Jielerozigota s mutacijama AF508 i G551D i'i G5-32X. lslioil drtigib složenih helerozigot- nih kombinacija mnogo je težc uredvidcti. Složenost intcrakci- ja izmcdu alcla CFFR iJustruje 1VS8-6 poJi T - varijanta. Ona sadrži politimidinski niz u intronu 8 koji utiče na efikasnost iskrajanja („splajsovanja") egzona 9, usled čega se smanjuje sinteza norm alnog proteina CFTR. Utvrdcne su tri varijantc koje se sasloje od 5T, 7T i 9T. Varijanta 9T je udružena s normalnom aktivnošću, ali alei 5'1'uzrokuje smanjenje broja transkripata koji sadržc egzon 9. Približno 5% opšte populacije ima varijantu 5T, ali je ona mcđu njima češća kod osoba sa kon- genitainom agenezomsemevoda (40-50% ) ili diseminovanim bronhiektazijama (30%). Takodc, dokazano je da broj tim idin- sldh rezidua utiče na efekat druge m utad jc , R117H. Kada je mutacija Rl J7H u c isodnosusa 5T (tj. na istom alclu), ona izaziva PS oblik đstičnc fibroze ako na drugom alehi posloji neka druga m utadja gena CF. Medutim, kod složcnih heterozigota, na prim er AF508/R117H, gde je R 117H u cis položaju sa 7T, to može da i/azove blaži fenotip koji varira od agencze semevoda do PS tipa cistične fibroze. Verovatni uzrok blažeg fenoiipa jeste eksprcsija višcg nivoa R117H proleina pune dužinc, koji ima delimično očuvami aktivnost. Sve vcći broj mutacija CFTR

■ H m m ■.

j varijabilnost priđruženih fenotipova naveii su neke autore da predlože spektar CFTR bolesti je r sinatraju da naziv cistična fihro'/.a ne odgovara obliku s bla/.im sim ptom im a.

KLiNIČKA PmiVlENA i PERSPEKTSVE

Pre m apiranja CF lokusa i izolacije gena CPTR nije bila mogu- ća ni pouzdana prenatalna dijagnostika niti utvrđivanje prenosilaca. Sada roditeljima obolelog deteta m ože da se ponudi prenatalna dijagnostika, bilo direktnom analizom mutacija DNK iz horionskili ćupica, bilo analizom vezanosti poinoću polim orfnib intragenskih m arkera ako ne m ože da se utvrdi jedna ili obe mutacije kod bolesnog dcteta. Slićno tome, ako je poznata jedna ili obe mutacije kod obolelog deteta, mogu se testirati blislci rodaci da bi se utvrdili nosioci. U mnogim delovima svcla sada je slandardna p.raksa takozvani kaskatini p rcgkd svih porodica kod ćijih ćlanova je ntvrđena mutacija. Sada se takodc široko prim enjuju tzv. populacioni skrining nn nosioce cistične fibroze (str. 308) i tv.v. neonatalni skrining za homozigote s cislićnom fibrozom (str. 310) o kojem ćenio go- voriti na drugom mesiu.

Cistićna fibroza je odličan kandidat za gensku terapiju jer su ključni ciljni organi relativno pristupačni, npr. pluća. Istra- živanja su pokazala da je kod iransgenih miševa s cističnom fibrozom uspostavljena sekrecija hlorida nakon transfera geoa pom oću adenovinisa i lipozom a sa CFTR kom plem entanioni DNK (cDNK). Nckoliko kliničkih ispitivanja sprovedeno je na malim grupam a pacijenata dobrovoljaca s cističnom fibrc- zom. iako je u eksperim entu dokazana ekspresija gena Chl'K , ti ef'ektj su bili privrem eni. Problem je izazvan slaborn efika- snošću vektoia i zapaljenjskoni reakcijom, naročito ako se kao vektor koristi adenovirus. I pored tih poćetnih poteškoća, postojj nada (mada sa oprezorn!) da će se efikosna genska lerapija cistične fibroze razviti naredne decenije.

NASLf DF-iS; SRČANE ARITMIJE ■S KARDIOMIOPATIJE

2 a oko '1% iznenadnih srčanih sm rti osoba izm edu 16 godina i 64 godine ne m ožc da se u tvrdi uzrok. U Englcskoi ima oko 200 takvih slučajeva godišnjc. Razum ljivo je da to izaziva velj- ku zabrinulost u porodicam a u kojim a nisu poštedene m lade odrasle osobe. Poslednjih nekoliko godina se koristi lerm in sindiom iznenadne sm rti odraslih , ali otkako je izolovano nekoliko naslednih aritm ija, v iše sek o ris ti tcrm in sindroin iznenadne fatalnc aritmije. U tu g rupu stanja spadaju sindrom i s dugim Q T intervalom (Long Q 'I'Syndrom s - LQTS), Brugada sindrom , kateholam inergična (stresom izazvana) polim orfna ventrikularna tahikardija ( Cateholaminergic Polimurfic Ven- tricualnr Tachycnrdya - C PVT) i aritniogena kardiom iopatija desnc srčane kom ore (Arrhythm ogenic Jlight Venlricular Cn- diornyopathy - /UJVC). LQTS i B rugadin sindrom su kana lopatije natrijum ovih i kalijum ovih jonskih kanala. CPV T i ARVC preklapajti se s naslednim kardiom iopatijam a, a neki slučajevi su izazvani m olekularnim defektim a kalcijumskog

kanala, U stanju ARVC čest je nalaz hipertrofije ili dilatacije m iokarda.

NASLEDNE ARITOIJE


Ako sm rt nastupi iznenada i neobjašnjivo, važno je pažljivo proučiti obdukcioni nalaz i ličrm i porodičnu anam nczu pre- mintilog. Nnjveći broj osoba koje tako um iru jesu rnladi muš- karci, a sm rt nasttipa u snu ili u mirovanju. O dreden broj osoba um irc dok pliva, naročito čcsto oni sa LQTI. O kidač m ože da Inide em ocionalni stres, naročito ako osoba im a LQT2, a srčani zadesi su češći u snu ako osoba ima LQT2 i LQT3. Pažijivo po- stavljena pitanja i istraživanja mogu da otkriju istoriju sinkopa, palpitacija, nelagodnosti u grudima i dispneje, a te siniptom e treba istražiti i kod rodaka u odnosu na nioguće okidače. Akii bi se u trenulku sm rti radio dvanaestokanalni EKG, m ožda bi se rnogli videti neld dokazi, ali 30% osoba kod kojih je dokazan LQTS i verovatno još više osoba s Brugada sindrom om ima norm alan EKG.

Kod osoba s LQTS, poznatiin kao i R om ano-W ardov sindrom, dom inanlni EKG nalaz je, kao što se i po nazivn da za- ključiti, Q T intcrval van normalrtih granica, ko;i ostaje dtig i kada se srčana frekvcnca ubrza. Oni su klasifikovani preina odgovoruom genu (tabcla 19.-1). Nasledivanje je pretežno aulozom no doininaiilno, ali postoje i retki recesivni oblici, koji su kom binovani sa senzoneuralnom giuvoćom, što je pozna- to kao jervellov i l.angc-N ielsenov sindrom. EKG prom enc m ogu da budu evidentne već u mladosti, a srčani zadesi se javljaju kod oko 50% obolelih n tizrastu od 10 godina, i koti približno 90% obolelih koji su navršili 20 godina. Kod osoba sa LQTS2 i LQTS3 prvi srčani zadesi se javljaju kasnije. Kada za top o sto je uslovi, prcdiktivnim genetskim testiranjem mogu se utvrditi rizične osobe u zahvaćenim porodicam a i m ožc se odlučiti o proflikatičkom korišćenju |J - blokatora. Ova terapija je natočito korisna za osobe sa LQTSl, a slabije za osobe sa I.QTS2 i LQTS3. iMoguće i da su (3 - blokatori opasn iza osobe sa LQTS3.

Brugada sindrom se takodc naslcduje antozom no domi nantno, a prvi put je opisan !992. godinc. Srčane dogadaje karakteriše sklonosl ka idiopatskoj ventrikularnoj tahikardiji, a u desnim prekordijalnim EKG odvodima može da se vidi

ncnorm alna clcvacija ST seginenta s nepotpunim bJokom dc- sne granc. Kod rizičnih članova porodice, Jcoii imaju norm alan EKG, lcarakteristični porcmcćaji obično mogi.i da se otkriju prim cnom snažnog inhibitora natrijumovib kanala, koo što je flckainid. Slanje je reiativno često u jugojstočnoj Aziji, inuš- karci prcoviaduju (8 : I), a <10 godina je srednje doba lcada se javljaju aritmijski dogactajj. Konačno lećcnje je implantacija dcfibrilatora, a fizička aktivnost nije značajan faktor rizika. Do satla, jcdini gcn za koji jc nadcno da nčcstvujc jcsteSCNS/1. To je gen koji je takodc uključcn u nekc slučajeve LQ1’3 (vidi tabelu 19.4). Č injcnicajc da posloje porodice u kojim a se javljaju oba porem ećaja.

ARVC se naslcdnje dom inan tno ,a karaktcrišesclokalizov?' nom ili difuznom atrofijoni i masnom infiliracijom niiokafda

T a b e la ‘1 9 .4 N asteclfie 'š i.ini : : -

m m m mAritmija Početak Okidač Gen Lokus

LQf( (RomanorWord) kod 50% pie 20 godina Napoi (plivonjc) KCNOl '•"•' ' ' U p lŠ '

. LQT2 Ranoodiaslodoba stres/san • K C N H i p m i . .. . v ^ 3 5 - ' . - - ■ : ■. •.

lQT3 ' ftšno odraslo doba stres/san SCN5A ' ■3p21 •

LQT4. Odrsslodoba Ahkyrin-8 4q25

L0T5 petihjslvo 'KCNEl 21q 22

LQTć . Odraslo doba KCNO ■ 2 ’q22 : ,

LQT7-(Andeisenov sindrofTi) Odiasto doba ■ KCND 17q23 ... . -

Biugiidn sindiom , Odraslo doba X N SA ■ ■3p2i. -■ :

c i v r ' ' . " betinjštvd/adole’scent:i|a stres m ? . 1 C/ .2 . ,

ARVCI - Petinjstvo/adolescencijii JGrpj . 14q23 - : :■ , -'

AfiVCZ pctinjstvo/adolescehcija RYK2 Iq42 • : ' .

AR'iC3,'1,5 /6 ,7 Detinjstvo/adolcsćencija 14^12,2^32, iOpH. 10c|22

ARVC8 Oeiinjštvo/adolescenrija Dcmoplal’in 6p24

/MIVC9 Detinjstvo/adolescencija PKP2-p!ako/il:n-2 . .I2pl 1

Naksosova bolcst (autozoilino recesivna)

OetinjMvo Alf'-plckoglobih I7t|?l

desne komorc. Možc df. izazove ventrikulaniu taliikardijn i iznenailnu srčami sm rt mlaciih osoba, naročito spoitisla koji naijgled ijnajit zdravo srce. Na EKC sev id i inverzija T • tala- sn u desnira prekordijalnim odvodim a j produžen QRS kompjeks. lzgleda da ARVC ispoljava znatnu genetsku Iieleroge- nosi (tabe)a 19.4), sa pet utvrđeijih gena. jedan od njih, koji kodiia plakoglobin, nčestvuje u-retkom recesivnom oblikii koji j t utvrden na ostrvimn Nal<sos. RYR2, gen za aritm ogenu kar- diomippatiju desne srčane kom ore, m utinin je i kod kalelio- lajninergičke polim orfne ventrikularnc tahikardije, poznate i kao CoumčJova tahikardija. Osobama s kateholaminergičkom polimorrnom ventrikuiarnom tahiJcardijom dogadaju se sinko- palnizadesi, ponekad u detinjstvu ili u adoJesceninom dobu, i ponovljene ventrikularne lahikardije indultovanestresom . bez. produženog Q T intervala; struktura srca je nornialna.

Genetika

Genetslu, lo su heterogena stnnja. Gotova sva se naslcđuju autozonmo dom inantno, geni i njihovi Jokusi su pril<azani na tabeli 19.4.

MASLEĐNE KARĐIOfVJtOPATUE

D:lataciona kardiomiopatija se luuakleriše dilatacijom komora i snižcnom sislolnom fimJccijom. U uzroke spadaju miokardi- t ' • koronarna bolcst, sistemske i melnboličke bolesti i toksini. I--Hia se oni isključc, prcvalenca idiopalske dilalacione kardi- (:niopatije iznosi 35-40 : 100.000, a u l'amilijarne slučajeve

spada oko 25%. Kao i nasledne aritmije, one su genetskj hete- rogene, a!i se gotovo uvek nasJeduju aulozom no dom inantno. KJiničlca slika je vrlo promenljiva i čak je moguće da neki čla- novi istc porodice mogu dobiti simptomc n ranom detinjstvu, a drugj u poznim godinam a. Porodičnim studijama m apirano jc najmanje 10 različilih Jokusa. U nekim slučajcvima bolest je rezuilal mutacije gena LM N A (koji kodira lamin A/C). Taj gcn poznat je po svojim pleotropnim efeklima (str. 105) u koje spađa i dilataciona miokardiopatija.

H ipertrofična kardiomiopalija takode je gcnetslđ heterogena, ali se najčežćc nasleduje po autozom no dom inantnom tipu. U tu grupu spada asimetrična bipcrtrofija septuma, h iperlro - fična subaortalna stcnoza i ventrikularna hipertroflja. Gen koji najčešče ućestvuje u tim stanjim a jc MY117 na hrom ozom u 14q, koji kodira miokardni p - miozin, ali je još najmanje osam lokusa m apirano za gene koji kodiraju različite proteine srČ3- nog mišića. Ovaj poremećaj može da izazove iznenadnu sm rt, naročjto mladjh sportista. Značajna ie kardiomiopatija usled mutacije gena koji kodira ,,T" izooblik kardijalnog tropoj)ina (TNNT2), a lociran je na hrom ozom u lq32'. Taj izooblik nije cksprimiran u skeielnoj m nskulaturi, ali kada niutira, nastajc blaga, ponekad supldinička hipertroOJa. Na ncsj eću, incidenca iznenadne srčanc sm rli jc visolca.

Genetsko testiranje postoji, alj izražcna genetslca heterogenost je povezana sa malim uspehom u traženju mutacija. Kada sc dijagnoza postavi za indelcsni slučaj (Ij. za probanda), treba uzeti detaljmi porodičnu istoriju i predložiti ispitivanje EKG i chokardiografiju. Može postojati potreba da se skrining-pre- glcdi nastave i u odm aklo odraslo doba.

i’SRji^ALNA MIŠICNA ATROFIJA

Spinalna mišićna atrofija (SMA) lermin je koji se korisli za opis klinićki i genetski veće grupe poreniećaja koji spadaju u najćešće genetske uzrokc sm rti u dctinjstvu. Karakteristika bolesti je degeneracija m otornih ćelija pređnjih rogova Idćmene m oždine, što dovodi do progresivne slabosti mišića i posledić- ne smrti.

Tri najčešća obliks SMA koji se javljaju 11 detinjstvu imaju incidencu od približno ) : 10.000, a frckvcnca nosiioca iznosi 1 :50 . Najčešći i najteži oblik je SMA tip 1.

KLINIČKE OĐUKE

Spinalna mišićna atrofija tip I (VVerdnig-Hofmanova bolest)

Deca s tipom 1 SMA imaju tešku hipotoniju sa izostankom spontanili pokreta, koja se manifestuje odinaii na rođenju ili u prvih šest meseci života. Ponekad majke prim ete da su in- trauterini pokreti deteta slabiji i ređi. Ta deca imaju norm alnu intelektualnu aktivnost, ali zbog izražene mišićnc slabosti koja im ugrof.ava funkcije disanja i gutanja u in iru tokom prvc dve godine. Dijagnoza sc potvrdujc elektromiografijom i nc postoji efikasan naćin lečcnja niti usporavanja progresijc bolesti.

Spinalna mižićna atrofija tip II

Spinalna mišićna atrofija tip II manje je tcška od tipa J i nastaje i'/jneđu prvih šest i 18 meseci života. Kao i 2a decu s tipcm 1 SMA, mišićna slabosr i bipotonija sn osnovne kliničke karakteristike. Ta dcca iuogn da sedc bc'/. tude pom oći, ali nikad ne mogu da sc slobodno krcću. Bolcst sporo progredira i vcćina oboleiih doživi rano odraslo doba.

Spinalna mišićna atrofijatip III (Kugeiberg-Welanderova boiest)

Ovoj relalivno blagoblik SMA nastaje u detinjstvu i!i m ladosti, posle navršenih godintt i po, a svi oboleli m ogu da hodaju bez tude pom oći. Mišićna slabosl sporo napreduje, a!i veliki broj

oboldih u mladosti m ora da koristi invalidska kolica. Preživ- Ijavanje ngrožavaju rekurentne respiratorne infekcije i naslanak skolioze usled slabosti paravertebralnib mišića.

GENETIKA

Sva tri oblika SMA koja počinju u detinjstvu nasleduju se auto- ?.omno recesivno. O pisano je i nekoliko dntgih, m nogo redih oblilca SMA, a mcđu njim a su zapaženi svi roendelski oblici nasledivanja. SMA lip I pokazttje veliku sličnost m cđu oboldim a u jednoj porodici, te bolest obolele braće i seslora ima gotovo- identičan kiinički tok. Tipovi II i III m ogu izraženo varirati u jednoj porodici.

Mapiranje lokusa spinalne mišićne atrofije

Pomoćn analize vezanosli sva tri oblika SMA koja se javljaju u dctinjstvu m apirana sti 1990. godinc na dugi krak hroniozoinaS. Kasnije analize vezanosti i fizičkci m apiranjc omogućili sti da se suzi lokus tih bolesti na region od pribiižno 1.000 kb, za koji se pokazalo da se sastoji od invertovanc duplikacije veliči- ne 500 kb (slika 19.10). Taj jegion hromo7.oma 10 poznat je po visokoj učcstalosti nestabilnosti, s nckoliko dupiikacija u DNK nizu i rclativno velikim brojcm pscudogeno (str. 16).

Izolovanje gena spinalne mišićne atrofije

Potraga za gcnom spinalne mišićne atrofije dečijeg doba donc- !a je z.bunjujuće i kontradiktoj'ne rezultate. U svakom slučaju, bila su izolovana dva zasebna gena koja su kod pacijenata sa SIviA pokazivala visoku učestalost dclccijc. Sva!d od tih gena postoji u dve gotovo iđcntićnc kopijc. Jetlan od njih, surviral motor neuron gen (gen za preživljavanje m oto neurona, SMN), ima hom ozigotnu đeleciju egzona 7 i 8 u telom ernoj kopiji (SMt'!7) kod uko 95% pacijenata sa SMA dečjeg doba, Tačkaste mutacije SM N ’r nhađene su kod 1-2% pađjenata sa SMA dcč- jeg doba, koji ncm aju deleciju SM N. Susedni gen, poznat koa NAIP, koji kodira protein koji inhib'ira apopt0 2U neurona (ne- uronal apoptosis-inhibitoy protein), delc-tiran je kod približno '15% osoba sa SMA tip I i kod manje od 20% osoba s tipom I! ili III. I2neta zapažanja ukazuju na lo da većina sltičajcva SMA dečjeg doba nastaje kao posledica hon;o2igotne delecije koja

500 kb-<

-Cemromera 1 (Pieudogen)

>500 kb

Telomera

Hrorr.o/.om 5ql 3

S lik a 19.7 0

Inverzna duplikacija sa SMN i AM/Pgenima koji su de!etirani kocJ spinalne mišićne atrofije. SMN, protein 2a preavljavanje motornih neuroriD (survivalmotornevron), MAIP, protein koji inbibira apoptozu neurona (neuronolapoptosis-inhibitoryprotein)

zahvata teJoroernu kopiju SMN iširi se zahvatajući susedni gen NAIPt- Takvo lumačenje rezultata nckoliko istraživanja dove- deno je » pitanje kada je opisan m anji broj roditclja nosilaca i zdrave braće i sestara koji su bili homozigotni za deleciju NA- IPT ili SM N 1. Te očigledne konlradikcije ukazale su na to da i drugi gcni mogu da učestvuju « ispoljavanju bolesti- To se slaže sa kliničkim zapažanjima da tipovi II i III m ogu da ispoljavaju diskordantnost kod braće i sestara a istoj porodici.

KLiNIČKA PP.IfvlENA i PERSPEKTIVE

S jedne strane otkriće delecija N A IP iS M N omogućilo je pre- natalnu dijagnostiku u O Jiim porodicam a koje su Z3 to zainte- resovane. S druge strane, konfuzija koja okm žuje povremene nalaze homozigotne delecije kod zdrave braće, scstara i rodilelja, stvara zabrin'utost da prenatalna dijagnoza zasnovana na analizi delecija ne mora biti jjotpuno taćna. Na osnovu anaiize dclecija tcško je otkriti nosioca jer postoje druge kopije SAiN i NAIP u invertovanoj duplikaciji. Goioyo je izvesno da će us- pešne lerapijske inlervcnđje inorati da čckaju dok se polpunije nc razume rnoJekularni m ehanizam 11 osnovi bolesli i ne utvrdi relevantan proieinski produkt, Kao atraktivan, a]i još neostvar- ljiv mctod lečenja predložena je hiperekspresija putem regulacije cenlroniernc kopijc.

DUCHENNEOVA MiŠIĆNA DISTROFUA

Duchenneova jnišićna dislrofija (DMD) najčešći je i najleži oblik m uskularne distrofije. Naziv nosi prem a francuskom neurologu Guillaume DucJiennctt, koji je ]86I. godine opisao bolest. Slično, ali blaže stanje poznato kao Beckerova misićna distrofija (BMD) izazvano je m utacijom istog gena. lncedcnca Duchenncove mišićne dtstrofije približno je 1: 3.500 muškara- ca, a Bcckerove mišićne distrofiie 1 : 20.000 niuškaraca. 7-a oba poremećaja još nema eiikasnog lcka.

KUNiČKE KARAKTERiSTlKE

Muškarci s D uchenneovom inišićnom distrofijom obično obolevajn izmedu treće i pete godine. Mišićna slabosl sporo progredira i uzrok je nestabilnosti obolclog dctcta, koje ne iriože brzo da irči, a pri podizanju s poda mora da se oslanja na potkolenice i butine (Gowerov znak). Većina obolelih deča- ka mora da koristi invalidska kolica pre jedanaestc godine jer su im izraa to slabi proksim alni inišići nogu. Kasnije nastaju lumbalna lordoza, skoiioza, kontrakture zglobova i kardiores- piratorna jnsuficijencija koja dovodi do sm rti oko osamnacste godine.

Na pregledu se prim ećuje uvećanje lislova koje je izazvano zamenom mišićnih vlakana fibroznim i m asnini tkivom. To se naziva pseudohipei trofija (slika 19.11), a Duchenjieova muskulama distrofija se ponekad naziva i pseudohiperlrofič-

mišićna dislrofija. Uz to približno trećina dečaka sa DMD ispoljava blag tlo um eren poremećaj intelekta, pri čeinu je Si'.clnja vrednosl IQ 83. Kiuiićka slika Beckerove muskularne

distrofije vrlo je slična, ali je bolest nianje agresivna. Prosečno nastaje u jedanaestoj godini, a innogi pacijenti m ogu da hodaju i u odrasloj dobi. Očekivana dužina života je neznatno manja od prosečne. Manji brcj pacijcnata s dokazanira m utađjam a DMD/BMD gena ne pokazuje jasne sim ptom e bolesti čak ni u petoj ili šestoj deceniji života.

GENETiKA

I Duchenneova i Beckerova muskularna distrofija nasleduju se recesivno vezano za hrom ozom X. Muškarci sa DMD praktič- no nikad nemaju potoinstvo. Prema tome, pošto je gcnetsko prenošenje (tj. genetski fitnes) jednako nuli, učcstalost mutacjja je jednaka incidenci obolevanja muškaraca podeljenoj sa tri,i iznosi približno 1 : 10.000. To predstavlja jcdnu od najviših poznatih stopa mutacija kod Ijuđi.

Izolacija gena DMD

Jzolacija gena DMD, tj. gena za distrofin, predstavlja veliko naučno dostignuće i odličan prim er tispešno primenjenog pozicionog kloniranja. Inicijalni podatak koji je ukazao na mcsto DM D lokusa bio je izveštaj o nekoliko žena obolelih od JJMD kod kojih je nađcna balansirana Iranslokacija izmedu

JEEBEr

N $ ::

S lika 19.1 iDonji ekstreiniteti odraslog muškarca sa Bcckerovoin mišićnom distrofijom na kojima se vidi proksimalna atrofija i pseudohiperirofija listova.

hrom ozom aX i autozoma s tačkom prekida na Xp21. Kod ovih žena, selekcija eliminiše ćelije u kojima je inaktiviran derivativni lirom ozom X, zbog inalclivacije aulozom nog segmenta (s!i- ka 7.) 5). S dnige strane, prcživljavajn ćelije u kojima je inaktiviran norm alni hiopiozom X. Krainji rezultat, u najvećem broju ćelija je aktivan derivativni X/autozom, pa ako je m esto preJdda oštetilo važon gen, kao što je gen za distrofin, iena će oboleti od onebolesti za koiu je odgovoran taj gen.

Ubrzo po tom izve.šhiju, potvrdena je verovatna lokacija gena za distrofin na X])21 kada su otkriveni oboleli muškar- ci s vidljiviin mikrodelecijama koje su zaJivatale Xp21. l'o tom su izvršene analize vezanosti u kojima su korišćeni polim orfni DNK m arkeri iz regiona Xp21. Tiine se prešlo u sledeću /azu izolacije gena u kojoj su korišćene intragenske probe radi utvrdivanja konzervii-anih sela'enci ti bibliotcci mišićnih cDNK za koje je pokazano da se sastoje od egzona gena za distrofin. Komplclna sekvenca koja sc transkribuje izolovana je 1987. u seriji prekJopajućih cDNK Jdonova.

Utvrdeno je đa je gen za distrofin najveći do sada identifikovan gcn kod Ijudi. Sastoji se iz 2,3 Mb genomske DNK, dok njegov prepis nakon obrade daje zrelu iRNK koja ima samo 14 Kb. Gen sadrži 79 egzona i transkribuje sc ne samo u mišići- ma već i u mozgu, što verovatno objašnjava zašto neki dečnci sa DM D ispoljavoju teškoće n iičenju. Jzozetna veličina gena verovatno uzrokuje visoku učestalost njegovih mutacija i nalaz velikog !>roja žena s translokacijinna izmeilu Iiromozoina X i autozoma.

Mutacije gena za distrofin

Dve trećine svih m utacija čine delecije celog iii dela ge.na. Oiie se razlikuju po veiičini i m cstu na kojem nostaju. Nastaju gotovo isključivo u m ejozi kod majke, verovatno zbog nejeđ- nakog krosing-overa. Pored toga, kod manjeg broja obolelib nađene su parcijalne dupliliacije gena. Postoje dve »vruće tačke" ?.a deleciju, jedna koja zshvata prvih 20 cgzona i druga u ccntralnom regionu gcna, oko egzona 45 -53 . Jedna od vritćih deiecionih tačakaprekida u in tronu 7 sadrži grupisane transpozonim a slične repetitivne nizove DNK, koji mogu da dovedu do nepraviinog sparivanja u mejozi, čija posledica je nepravilan krosing-over koji dovodi do produkaia sa delecija- m a i duplikacijaina.

Veličina delecije nije u korelaciji s težinom bolcsti. Medu- tim, dclecija u DMD obično pom era translacioni okvir čitanja (str. 20). Suprotno tome, delccije koje se vidaju kod m uškaraca sa CMD obično ne menjaju olcvir čitanja, pa jc aminolciselinski n iz u proteinskom produktu gena distrofma nizvodno od me sto đclccije normalon. To verovatno objašnjovo zašto su pro- m ene lcod BMD relativno blage. U kliničkoj pralcsi, delecija se obično otlcriva tehnikom multipiog PCR u kojoj se sim ultano amplifikuje više egzona iz 5 ’ i 3’ vrličib regiona. Mutacije utvr- dene kod pieostale trcćinc. obolelih dečalca uldjučuju formiranje stop kodona, izmcnjenc signale obrnde. tj. splajsovanjai mutacije prom otora. Vcćina tačkastih mulacija kod DM D uzroknje prcrani prekid iranslacije čija je posiedicn to da se ofl stvara dovoljno proteinskog proizvoda ili da se on uopštc nesin te liše . Nasnprol delecijama, tačkasle imilacije u genti za

distrofm obično nastaju u mejozi oca, većina verovatno zhog greškc pri rcplikaciji DNK.

Genski produkt -distrofin

Gen DMD kođira protein veličine 427 kilodaltona koji je poznat kao dislrofin. On se nalazi ispod ćelijske m em brane, i povezuje intracelularni aktin sa ekstracelularnirn lam ininom . Ako muškarci sa DM D nemaju distrofina, nastaje postepena degencrncija m išićne ćelije. Prisustvo distrofina u uzorku sa biopsije mišića m ože se proveriti imunofiuorescencijom . Kri- terijum zn dijagnozu DMD je nalaz manje od 3% oil norinal- ne količine distrofinn. U uzorku biopsijc mišića jnuškaraca sa 15MD, distrofin pokazuje više kvalitativne nego kvantitativnc abnorm alnosti.

D istrofin se preko svog C-term inalnog dom ena veznje za glikoproteinski kompleks u m embrani m išićnog vlakna (siika 19.12). Taj glilcoproteinski kompleks sc sastoji od nckoliko subjcdisiica čije abnorm ainosti izazivaju druge rede mišićne poremećaje, ukjjučujući i nekoliko različitih lipova autozonmo recesivne i kongenitalne mišićnc dislrofije.

Otkrivanje prenosilaca

D ok nisu postale dostupne molckularnc m eiode, prenosioci su se olkrivali putem analize rodoslova u kom binaciji sa odre- divanjem krcatin-kinaze u serum u (str. 304). Dečaci s DMD imaju jako povećan nivo krealin-kjnaze, a približno dve trećjne prenosilaca im a granično povećan nivo (siika 20.1). Hsej kre- atin-kinaze još se povrem eno koristi kao dopuna u otkrivanju prenosilaca i porodičnim studijama, ali pošto nije senzitivan, u najvećoj m eri je zam enjcn analizama DNK.

Sada se za najveći broj žcna jz porodica sa D M D /BM D može utvrditi da li su p renosiod prim enom m olckularno gcnetičkih m etoda. Jedan način je dircktna analiza m utacijc/delccijc, a drugi ie indirelctna studija veznnosli, korišćenjem polimorfnih intragcnih m arkcra.

■''/ EkstracelularnP^-.. laminin

----------- Glikoprotcin----------—

MiSična membrana - > v .^^§§§*£5% :

Q j . Dimer d is tr o f ln a ^ ^ ^ C ^

Intracelularni ^"' aktin

Stika 19.12Veiovatna strukturo molekula protei.na distrofina, predstavljerog kao dimer koji povezuje intracelularni aktin sa ekstracelularnitn lamininom (Prilafjođeno iz frvasti J M.Gornpbell l< P 1991 Mernbrane organization of the dystrophin-glycopiotein compfc* Cell 66:1121-1131.)

A kosu inikrosateliti mapirani na m estu delecije, istraživanje segregacije nlikrosatelitnih jnarkera u porodici često će obe2- bediti dovoljno dokaza da se 2aključi koje su žene u toj porodici nosioci delecije (slika 20.2). Kada se otl<riYaju prenosioci, mora se obratiti pažnja na to da je u genu DM D visoka učesta- lost rekujjibinacija (12%).

PERSPEKTIVE ZA LEČENJE

Za ,«ada nema lcka za DMD i'i 15MD iako jc fizikalna terapija korisna za odižavanjc pokrclljivosti i sprečavanje spazma m i- šića i konlrakture zglobova.

Gcnska terapija pruža jedinu realnu nadu za lečenje u krat- koročnom do srednjoročnom periodu. Nekoliko ekspcrimcn- talnih procedura lečenja isprobano je na Iransgenim miševimaili miževima sa sponlanom mutacijom, koji su imali dislrolln negalivmi mišićnu distrofiju.Tu spadaju direklne injekcije re- kombinovane DNK, implanlacija mioblasta i transfekcija s re- trovirusnim ili adenovirusnim vcktorima koji nose minigcn y,a ilistrofin, koji sadrži samo delove koji kodiraju važne funkcio- nalne dom ene. Najnovija je nntisense tehnologija koja blokira specifične regione za iskrajanjc delova egzonn, tako d3 se kodira protein koji ima donckleočnvanu funkciju (ij. 13MD umc- slo UMD fenotipa). Cinjenica da se mišići miševa s distrofin negativnom m usknlarnom dislrofijom mogu spontano opora- viti ukazuje na to da možda postoji načit) „prekopčavanja" na altcrnativni kom penzatorni piotein kao što je ulrofin. On je cksprimiran kod fetusa umesto distrofina, s kojim ima veliki stepen homolognosti. Miševi kojima je genetskim inženjcrin- gom ostvarena deficijencija i urolrofm a i distrofina obolcvaju od (ipičnog Duchenncovog oblika mišićne distrofije. Ako bi gen za urotrofhi mogao da se reaktivira kao kod distrofin ne- gativnih miševa, to bi imalo veoma povoljan terapijski efeiot za obolele dečake.

Postoje dva oblika hemoniije: hemofilija A i hemofilija B. Sa incidenconi 1:5.000 mnšknraca, hemofilija A je ubeclljivo naj- češći tcžak nasledni poremcćaj koagulacije. Izazvana je deficitom faktora koagulacije VIII koji s faktoroni IX ima veoma važnu ulogu u pokretanju preiaska pi’otrom bjna u troinbiil. Trombin pretvara fibrinogen u fibrin, koji obrazuje strukturnu mrcžu krvnog ugruška. Za hemofiliju se zna odavno (spnm i- nje se u Talmudu), a da m nogo češće obolcvaju muškarci nego žene, Jevreji su znali još pre 2.000 godina, pa su decu majki čija je sestra imal.a obolelog sina oslobadali obavcze cirkumcizije (obrezivanja). Kraljica Viklorija je hila nosilnc i poremećaj jc prencla ne samo na sina Leopolda, vojvodu od Albenija, vcć preko svoje dve ćcrke i na većinu kraljevskili porodica u Hviopi (slika 19.3).

Hemofilija B zahvata približno 1 : '10.000 muškaraca i izazvana je deficitom koagujacionog faktora IX. Poznaln je i pod nazivom Christmasova bolest, dok se hcmofilija A ponekad naziva klasična hentofilija.

KLiNEČKE KARAKTERŠSTiKE

Kliničke karakteristikcsličnesu ?.a oba oblilsa hcmofilijc i vari- rf.ju od blagog krvavljenja posle veće traum e ili hirurške intcr- vencije do spontanog krvavljenja u mišiće ili zglobove. jačina krvavljenja odgovara nivou smanjenja aklivrtosli V lil ili IX faictora koagulacije. Aktivnost niža od 1% obično je udružcna s tcškim krvavljenjima već na rođenju. Ki vavljcnje u zglobove izaziva jak bol i otok i ako se ponavlja, izaziva progresivnu ar- Iropatiju s tcš'kim invaliditetom (slika 19.4). Bolest svih obolclih članovajedneporodicc jednakcje težine.

□ — -----------------©Albert Vktoria

A r . i 5 ivT- ?) S 5 S iI EdvvardVII Aljce I I _J__ | l ^opold Beatrice

p 0 S 0 0 0 11 1GeorcieV Frederick Leopold Maurice

6 i m l 6 6 6 c^i 6 a 6GeorgeVl Woldcmar Heinreich Alexis Rupert Alfouso Gonzolo(Engleska) (Prusko) (Pruska) (Rusijo) ($panija) (Španija)

fotJoslov koji pokazuje preno5enjp hemofilije medu potomcirna kraljice Viktorije.

GENETIKA

Oba oblika bemofilije nasleđuju se recesivno veznno za hro- m ozom X. Lokusi su m eđusobno bliski i bJi'iu su dislalnog kraja chigog kjraka bromoJ.ojna X.

Hemofilija A

Gen 7.a faktor VIII je relalivno velik, ima ) 86 kb sa 26 cgzona, i dajc zrclu iRNK od 9 kb. Delccijc su odgovorne za oko 5% jvih sJnčajeva bolcsti i obično izazivaju potpuno odsustvo clcspre- sije faktora VIIT. Osim delccije, opisano je na stotine slučajeva mutacija kojc pomervijn ok\'ir čitanja (Jrameshift), besmislcnih mutacija (nonscnse) i mutacija pogrcšnog smisla (rnissense), kao i insercije i flip inverzije. „Flip" invcrzijc prcdstavljaju nov oblik mulacija što je prvi put otkriveno 1993. godine kod hc- mofilije A. Te inverzije su uzrok polovine svih teškili oblika hemofilije, tj. onih 11 kojima je aktivnost faktora VII] inanja od 1%. O ne su izazvane rckombinacijama malog gena zvanog A, lcoji se nalazi u intronu 22 gcna za faktor VIII i drugih kopija A gena koje se nalaze uzvodno, blizu telomere (slika 19.15). Posledica te inverzije jesie disrnpcija gena faktora VII! i vrln

Slika 19,14Oonji ekstromiteti muškarca sa hcmofilijoin, na kojima se vidi ofekat ponovljenih krvarcnja u zcjloh koleru. (Ljubaznoiću đr G. Dolan, tJniver2itetska bolnica, Notingem.)

niska aktivnost faktora VIII. Inverzija može da se otkrije relativno lako pom oču PCR, dolc se druge brojne hetcrogene mutacije otkrivaju m nogo složenijim metodama.

Skorašnja istraživanja pokazala su da, kao i u D uchcnneovo- voj rnišićnoj distrofiji, tačkaste mutacije obično nastaju u muš- kim germ inativnim čelijama, dok đelecije nastaju prvenstveno kod žena, verovatno kao posledica nejednakog krosing-overa. Plip inverzne mutacije deset puta sn učestalije 11 m uškim ncgo u ženskim germ inativnim čelijama, verovatno zato što dugi krak hrom ozom a X nem a hom ologni par u.mejozi kod muš- koraca, pa su m nogo vcče m ogučnosti da nastanu intrahrojno- zom ne rekombinacijc putem stvaranja petlje n distalnnm kraju dugogkraka (slika J9.35).

Pošto je kod žena prenosilaca hcm ofilije srednja koncentracija faktora VIII polovina norm alne, značajan procenat njih ima prcdispoziciju za sldonost krvavljenju. Nosioci sc mogu otkriti na osnovu odnosa koagulantne aktivnosti falc- tora VJT) prem a nivou faktorn VIJ] antigena, ali na taj na- čin ne inožc da se utvrdi jasiia razlika izm cdu nosilaca i onih koji lo uisu, kao i kada sc odreduje k rcatin-k inaza kod DMD. M nogo pouzdanije podatke daje genska analiza, koja podrazum eva analizu vczanosti sa polim orfn im in tragenskim markerim a, ili specifičnu analizu m utacija. Porodicc u kojim a sc javlja težak oblik hem ofilijc A ponekad zahtcvaju prcnatalnu dijagnostiku, koja sc obično rcalizuje analizom m utacija ili analizom vczanosti.

Hemofilija B

Gen koji lcodira faktor IX veličinc je 39 kb i sadrži osam egzona.P ronađeno jc v išeo d 800 različitih tačkastihm utacija, delecija i insercija, za koje sev o d i internacionalna baza podataka u centralnom registru. Analizom sam o 2,2 kb u gcnu m oguče je otkriti im ilađje kod 96% pacijenata. O slatak m utacija može da se utvrdi sekvcncioniranjcm preostaiog dcla gena.

Redak varijantni oblik, poznat kao hcmofilija H J.ayden, pokaznje izuzetno nc-uobičajenu karakteristiku, a to jeek sp rr- sija zavisna ocl starosti. Bolest jc u detinjstvu vcom a teSkn, s faktorom IX m anjim od 1 %. Posle pubcrtcla nivo raste na oko 50% norm alnog faktora IX i bolest poslaje asimplom atska. Hemofilija B Laydcn nastaje zbog m utacija u prom otorskom regionu.

Hivo faktora IX sada se retko koristi u olkrivanju nasilacai u prenatalnoj dijagnostici jer su m nogo pouzdaniji rczol- tati dobijcni pom oču analize vczanosti ili iz dircktne analize mutacija.

LEČENJE

Supstitucija proteina

Oba oblika hemofilije već više godina uspešno se leč.e kori- šćenjcm faktora VIII i IX izdvojenili iz plazmc. Faktor VIII se koncenlriše u krioprecipitatslcoj frakciji plazm e i širolco se korisli u lcrapiji. Jma poluživot od osam sati, pa infuziju trcba ponoviti u slučaju traum e i hirurških zalivala.

U tome postoje dva osnovna problema. Prvi je to što pr.»- ces za priprem u krioprecipitata ne sprečava prenos virusndi

Centromera26 22

; ; ; ;e 2 E 2 2 3 : ___12 ifil__J TelomcraA A

Centromera

Centromera

26 22 1

— .........B E C T

Telometa

Mesto krosing-overa

A A

m•■rj&KSv

26 22

A AJL

Mesto krosing-overa M esto krosing-overa

Slika 19.15Kako intiahromozornajne rekombinacije irazivaju.flip" inverziju kojćt je najčešća muiatija koja se nalazi korj teike herrtc-filije A. (Adaptirono i2: Lakich 0. Kazazian H H. Antonarakis S E. Gits.chier J 1993 Inversions disrupting the faclor VIII gene are a common cause of severe hernophilia. A Nature Genet 5:236-241.)

inlckđja kao što su hcpatitis 15 i HJV virus, s neizbežnim ka lastrofaJnim poslcdicama naslanka sindrom a sleČene imuno- deficijenc.ije (AIDS) kod velikog broia obolelili od JiemofiJije. K ontam inađja virusima može se izbeći ako se bolje prečišća- vaju lcrvni dcrivati, kao i ako se pregledaju davaoci krvi. Osim toga, 1994. godine stvoren je rekom binantni faktor VIII, ali nema širu prim cnu jer je veom a skup.

Drugi probiem je u tome šlo se Jcod neldh pacijenata razvi- jaju antitela na antihemojfilični l'aktor koji njihov inuini sistem prepoznaje kao stranu supstancu. Ponekad se za lo korisli svinjskj faktor VIJI ili imunosnpresija.

Genska terapija

Postojc odlični izgledi da sc hcmofilija A i hcmofiJija B Jcče genskoin terapijoin ier su klinička poboljšanja značajna čak i l<ada se malo poveća koncentracija relevantnog faktora u plazmi. Eksperimenti na životinjama (na psim a i miševima) pokazali su da se unošenjem gena za faklor V III pom oću adenovi- rusniii sistema smanjuje težina hemofilije A. Hfekat je trajao viže mescci. Slični rezultati su dobijeni na psim a i mišcvima s hcmofilijom B, takođc pom oću adenoviritsnog vektora sa ck- spresijom faklora IX, injiciranog u skeletm mišić.

Jvant rezullati sličnih istraživanja na teško oboleiim ljudi- ma bili su ohrabrujućj i pružili dokazc da le.ška bolesl može <la pređe u blaii oblik. M edutim , uočeni blag porast nivoa ko- agulacionih faklora nije se održao đugo vremena, a postojali 3« prolaziii neželjeni efekli kao što su groznica i blaga trom- bocitopenija zbog unosa adenovirusa, pa su ti eksperimenti obustavljeni. Pored tih rn vivv terapija, isprobane sti i ex vivo ‘erapije. Ncvintsni vcktori i retroviralni sistemi su korišćeni na miševima i bili sti delim ično uspešni, kao i antologi fibroblasti

koji su kod ijudi dnli prolazno povišcnje nivoa faklora VIII bez neželjenih efekata.

lako sit se i in v/vo i ex vivo istraživanja pokazala relativno neenkasnim , liemofilija će verovatno ostati p rim arni cilj /.a gensku lerapijii.

PrtfcPORUČENA LfTERATURA

IJiros I, Foi rcsi S 1999 Spijial niuscular ali*opliy: unylnglng ihe knr>l? ] Mcd Gcnct 36: 1-8 .

Prngled suvmnenih shvatonjii gair.iske osnuve spinalne mišične alrnjtje u detinjstvu.

Bolton-Maggs P l l B, Pasi K ) 2002 Haemophilias A and B. J.ancel 361: 1801-1809.

Qdlif.an, sovremen pregltd.

13rowu T, Sdnvind 13 L 1999 Upđak and rcvievv. cyslic PibiOiis. J Gcnicl Counseling 8: 137-162.

KorisUm prcgled novijih %r.ncličkih pnslignuča kotl dstičnc fibroze.Coilinge 39S7 Hunmii prlon d iseas« and bovine spongifonn cncephalo

pathy (BSE). Hum Mol Genet 6:1699-1705.Jnsan preglcd prionskih bolesti ćoveko i njihovih poznntih uzroka, so poscb-

nim osvrtvm na bovinu spongifornnut enccfalopatiju.

Dc Pae.pe A, Oevereux R R, Hennckarn R CM cl al. 1966 Reviscd dinj»no- sric crilcria for the Marfon syndromc. Am ] Me.s fienet 62:4 l'M 26.

Ncophodno štivo za onc oti kojih sc oiekujt da postnvc dijagnozu Marfano- vog sindroma.

Emcry A C 11 1993 Dnchennc muscular dislropJiy, 2,Ml edn. Oxfortl Uni- versily Press. Oxfor<l.

De/aljtni inonogtnpja u kojoj su prikazani istorijat, klinicke. knmktcrislikc i

genetika Duchcnneovc i Bcckcrovc nnsične dislrofije.Marper P S 1996 Huntinglons discase, 2"J edn. W B Saundcrs. London.SvL'ohuhvntni prcglcd kliničkih i gcnefičkih nspcknin llnntingtonove bolesti.

Harper P S 2003 Myotonic Dysirophy, 3rd. cdo \V B Saundcrs, London.

Svcobuhvatni preglcd kliničkih i gendiČkih ntpckctla miotonične distrofije.

Huson S M, H uyh« R A C (cds) 1994 Thc neuroHbromatoscs. Chapman & Ha]l, J.ondon.

Vrlo delaljnn opis različitih lipovn neurojibrutnato2<i. Sadrzi i pogiavlje o »Čoveku ■ slonu".

Karpati G, Pari G, Molnar M J 1V99 Molecular therapv for inhciilcd for gcnciic muscle duscascs - stalus 1999. Clin Censl 55: ]-8.

Optiniistički pregled niogućih prishtpn gcnskuj lerapiji rnišićuih poremećaja, kao šlo je Dnchenneova musknlarnn distro/ija.

SAZETAK'r ~

© H unliugtonova bolcsl jc autozom no doniinanlni po- romećnj čijc su karnkteristike honeifonnni nevoljni po- kreii i progresivna demencija. Lokus ljolesti je m apiran na kratki krak hrom ozom a A, a u osnovi m ulacije Ježi ekspanzija niza CAC ponovaka. Mejotska nestobilnost jc veća kod m uškaraca nego kod žejia, što je vei-ovatni ra- zJog zbog kog sc tešJci, juvenilni oblik bolesti gotovo uvek nasfeđujc od blaže oliolelog oca.

@ M iotonična distrofjja se nasleđuje auto iom no dom i- nantno. Za nju su karaktcristični sporo progrcdirajuća slabost i m iotonija. Lokus bolesti je m apiran na lirom o- zom J9, a osnova mutacije je ekspanzija nestabilnog niza CTG ponovaka. Mejotska ekspanzija je veća kod žena nego kod m uškaraca, što je gotovo sigurno uzrok da sc teški „kcngenitalni" oblik nasleđuje gotovo isldjučivo od majke.

© I-Iercditarna senzom otorna neuropatija (HM SN) obuJivata grupti kliničJci i genetsici heterogcnih porcm c- ćaja čija je karaktcristika sporo progredlrajuća slabost distalnih mišića i njihova atrofija. HM SN-la je m apirana iia hrom ozom 17 i najčešćc je izaziva duplikadja geua PMP22 koji kodira protcin koji sc nalazi u m ijelinskom om olaču pcrifernog nerva. Recipročni produkt nejednakog krosing-overa koji i2aziva duplikaciju je tizrok blagog poiem ećaja poznatog kaoliereditarna neuropatija sa podložnošću paralizi usled pritiska.

© N curoilbrom atoza tip I (N F l) se nasleđuje autozo- m no dom inantno, penetrantnost je potpuna a ekspresija varijabilna. N F l gen je m apiran na hrom ozoni 17 i ]<o- dira protein poznat kao neurofibroniin. O n nonnah io deluje kao tum or supresor inaktivirajući RAS signalnu transdukciju m itogenog signala.

Kay M A, Manno C S, Ragni M V ct al 2000 Bvidence for gene transfcr and

sxpression of lactor IX in haemophilia 13 patients treated with an AV veclor. Nal-.ue Gencl 24: 257-261.

Izvešlaj opreliminnrnim ohrabrujućim reznllatimagetnke ternpije padjena•

ta sti hcmojilijom B.

Lakoch D, Kayayian H H, Antonarakis S H Gietschier 1 1993 Invcrsiojij

tlisruplin tlie factor VIII gene ore a coimnon caiise o f severe haemophilia S. Natiire Genct 5: 236-241.

Prvi izvd ln j koji objainjttva kako nnslnje iesia „Jlip" inverzija.

© Cistična fibroza (CF) se nasleđuje autozom no recesivno, a karakteristike su joj rekurentnc infekcijc donjib disajnih puteva i m alapsorpcija. I.okus Ci: je m apiran na hrom ozom 7, gde C.FTK gen kodira CF transm em - branski rcceptorni protcin. O n deluje kao hJoiidni kanuli kontroliše nivo intracciularnog natrijum -hlorida, Jcoji opet utiče na viskoznost nm koznog sekre'a.

@ Karnkteristike dcčijih oblika spinalne m išićnc atro- i fije su hipolonija i progredirajuća inišićna slabost. Ova grupa bolcsti sc naslcduje autozom no recesivno, a lokus bolcsti je jnapiran na hrom ozom 5qJ3. U ovom regiomi postoji visoka učestalost nestabilnosti, a kod velikog broja pacijenata je deletiran fragment veličine 500 kb, koji sadrži dva gena (SM N i NAJP).

@ Dnchenneova mišićna distrofija (DM D) se naslediijc recesivno vezano za hrom ozom X, a većina žena nosjlaca ie potpuno zdrava. Lokus DMD je najvcći od svib po znatih lokusa čoveka J m apiran je na hrom ozom Xp21. Genski produkt, distrofin, vezujc intracciularni aktin za ekstracelularni lam nin. Najčešći m eijanizam m utacije j

je delecija koja oštećuje trnnslacioni okvir čitnnja. Kod delccija kod kojih je olcvir čilanja očuvan javjja se blaži, Beckerov oblik mišićne distrofijc.

© Hcinofilija A je najćešći leški nasledni poremećaj kongulacije kod čoveka. Naslednje sc recesivno, vezano za X luom ozom i izaziva ga deficijencija koagulacionog faktora VIII. Najčešću imitaciju kod tcške hcm ofilije A predstavlja „flip" inverzija koja vrši đisrupciju gena za faklor VIII intronu 22. Lečenjs oadoknadom faktora VIII je vrlo efikasno, a rezultati genske terapije na /.ivo- tinjskim modelim a pružaju nadu da će ovaj oblik terapije uskoro postati m oguć i kod ljudi.

Emerijevi Osnovi Medicinske Genetike, Odabrani Delovi - SPARKS

Documents

Transcript of Emerijevi Osnovi Medicinske Genetike, Odabrani Delovi - SPARKS