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08 生化与分子遗传学.ppt

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本课件从生化与分子层面剖析人类遗传病,界定分子病与遗传性酶病的概念,以血红蛋白病为核心讲解正常血红蛋白组成、异常血红蛋白与地中海贫血的分子机制,并介绍常见遗传性代谢缺陷的发病原理。

人类疾病的生化与分子遗传学封面要点,医学遗传学人类疾病的生化与分子遗传学
本章节重点要点,分子病的概念、异常血红蛋白病及发病机制、地中海贫血及发病机制
分子病概念,由于基因突变导致蛋白质分子结构和数量的异常,从而引起机体功能障碍的一类疾病
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第1页:人类疾病的生化与分子遗传学封面

  • 医学遗传学人类疾病的生化与分子遗传学

第2页:本章节重点

  • 本章节重点
  • 分子病的概念
  • 异常血红蛋白病及发病机制
  • 地中海贫血及发病机制
  • 酶蛋白病

第3页:分子病

分子病分子病(moleculardisease)
由于基因突变导致蛋白质分子结构和数量的异常,从而引起机体功能障碍的一类疾病。

第4页:分子病的分类

  • 分子病
  • 运输性蛋白病
  • 凝血及抗凝血因子缺乏症
  • 免疫蛋白缺陷病
  • 膜转运蛋白病
  • 受体蛋白病
  • 胶原蛋白病

第5页:血红蛋白病

血红蛋白病(hemoglobinopathy)
指由于珠蛋白分子结构或合成数量异常所引起的疾病。血红蛋白病

第6页:

第7页:血红蛋白的分子结构

每个亚单位由一条珠蛋白肽链和一个血红素辅基构成。血红蛋白病

第8页:人类正常血红蛋白的组成

血红蛋白病每个亚单位由一条珠蛋白肽链和一个血红素辅基构成。

人类正常血红蛋白的组成和发育变化血红蛋白是一种复合蛋白,由四个亚单位构成四聚体。

第9页:珠蛋白肽链的种类

构成血红蛋白的珠蛋白肽链有 7 种:α、β、Gγ、Aγ、δ

。绝大多数血红蛋白由一对α链和一对非α链组成,α链(α和

)由 141 个氨基酸组成,非α链(β,γ,δ和 )由 146 个氨基酸组成。血红蛋白病

  • 人类正常血红蛋白的组成和发育变化

第10页:珠蛋白合成的发育变化

  • αγβα血红蛋白病
  • 人类正常血红蛋白的组成和发育变化

本页以图示为主,源文件提取到的标注文字存在粘连:02468Birth2468Months10080604020Percentage ofglobin synthesis(%)δ。建议对照原图核对。

第11页:血红蛋白类型与分子组成

2 2Hb Gower1 胚胎α2 2Hb Gower2

2Aγ2Hb Portlandα2Gγ2α2Aγ2Hb F 胎儿α2β2Hb A 成人α2δ2Hb A2 血红蛋白病

血红蛋白类型与分子组成表原文粘连,待人工还原。

  • 分子组成血红蛋白类型发育阶段
  • 2Gγ2
  • 人类正常血红蛋白的组成和发育变化

第12页:人类珠蛋白基因簇

  • 人类珠蛋白基因簇血红蛋白病

第13页:

第14页:α珠蛋白基因簇

α1α2α15‘3’α珠蛋白基因簇 16pter-p13.3

  • 1313299100141

第15页:β珠蛋白基因簇

β珠蛋白基因簇 11p15.513031104105146εGγAγψβ1δβ5’3’

第16页:血红蛋白病的分类

异常血红蛋白病
由于珠蛋白的分子结构异常导致的疾病。
地中海贫血
由于珠蛋白链合成速率降低引起的疾病,也称珠蛋白生成障碍性贫血。
  • 血红蛋白病的分类血红蛋白病

第17页:异常血红蛋白病

国际血红蛋白信息中心(IHIC)1998 年的资料表明,全世界发现的异常血红蛋白已超过 750 种。ASyllabusof Human Hemoglobin Variants(1998)2nd Edition,by Titus H.J.Huismanetal.

  • 异常血红蛋白病血红蛋白病

第18页:镰状细胞贫血

  • 镰状细胞贫血血红蛋白病
  • 异常血红蛋白病

第19页:镰状细胞贫血的遗传方式

镰状细胞贫血镰状细胞贫血(sicklecellanemia)是因β珠蛋白基因缺陷所引起的一种疾病,为常染色体隐性遗传(AR)。

第20页:镰状细胞贫血的发现

  • Herrick 镰状细胞贫血

第21页:正常与镰状红细胞对比

Normal Sickle Cell Anemia Sickle Cell Trait Mix 镰状细胞贫血

第22页:β链β6Glu→Val

Beta chain——β6Glu Val 镰状细胞贫血

第23页:HbA与HbS的肽链序列

镰状细胞贫血 HBApeptidesequence Val His Leu Pro Glu Glu Lys Thr HBSpeptidesequence Val His Leu Pro Glu Lys Thr Val

第24页:HbA与HbS的DNA序列

镰状细胞贫血 HBApeptidesequence Val His Leu Pro Glu Glu Lys Thr HBSpeptidesequence Val His Leu Pro Glu Lys Thr Val HBADNAsequence GTGATCTGCATCCTCGAGGAGAAGHBSDNAsequence GTGATCTGCATCCTCGTGGAGAAG

第25页:血红蛋白M病

  • 血红蛋白 M 病
  • 镰状细胞贫血血红蛋白病
  • 异常血红蛋白病

第26页:血红蛋白M病与高铁血红蛋白症

高铁血红蛋白症,为 AD 遗传病。α87 组β92 组

  • 血红蛋白 M 病

第27页:异常血红蛋白病发病机制

  • 单个碱基替换
  • 异常血红蛋白病发病机制血红蛋白病

第28页:单个碱基替换

单个碱基替换异常血红蛋白病绝大多数是由于 DNA 上的单个碱基发生替换(点突变),导致肽链上单个氨基酸改变而引起的。Hb S(镰状细胞贫血)β链谷氨酸 6 缬氨酸 GAG→GTGHb E(中国人比较常见)β链谷氨酸 26 赖氨酸 GAG→AAG

第29页:移码突变

  • 移码突变
  • 单个碱基替换
  • 异常血红蛋白病发病机制血红蛋白病

第30页:移码突变与Hb Wayne

移码突变移码突变会导致珠蛋白肽链自移码碱基以后的 DNA 阅读框架发生改变,产生新的异常血红蛋白。Hb Wayneα链 UCC(138 位)丢失一个“C”肽链延伸到 147 位

第31页:整码突变

  • 整码突变
  • 移码突变
  • 单个碱基替换
  • 异常血红蛋白病发病机制血红蛋白病

第32页:整码突变与Hb Grady

整码突变整码突变指密码子的三个碱基同时缺失或插入。Hb Gradyα链第 116 位脯氨酸后插入了 Thr-Pro-Phe 以后的氨基酸都是正常的

第33页:融合基因

  • 融合基因
  • 整码突变
  • 移码突变
  • 单个碱基替换
  • 异常血红蛋白病发病机制血红蛋白病

第34页:融合基因与Hb Lepore

Hb Lepore
非α链由δ、β链连接而成融合基因:某些异常血红蛋白肽链由两种不同的肽链连接而成。FFESFGDLSTFFESFGDLSSLLVVYPWTQRLLVVYPWTQRDEVGGEALGRDAVGGEALGRVTALWGKVNVVNALWGKVNVVHLTPEEKSAVHLTPEEKTALHCDKLHVDPLHCDKLHVDPLKGTFATLSELKGTFSQLSEFSDGLAHLDNFSDGLAHLDNKAHGKKVLGAKAHGKKVLGAPDAVMGNPKVPDAVMGNPKVLAHKYHLAHKYHQKVVAGVANAQKVVAGVANAEFTPPVQAAY
  • 融合基因

第35页:融合基因的形成

GγAγ β1δβ5’3’融合基因融合基因
某些异常血红蛋白肽链由两种不同的肽链连接而成。
Hb Lepore
非α链由δ、β链连接而成

第36页:融合基因的类型

δ βδ βδ β融合基因融合基因
某些异常血红蛋白肽链由两种不同的肽链连接而成。
Hb Lepore
非α链由δ、β链连接而成

第37页:δβ与Anti-Lepore

Hb Lepore
非α链由δ、β链连接而成

δβLeporeδβδβAnti Lepore 融合基因融合基因:某些异常血红蛋白肽链由两种不同的肽链连接而成。

第38页:终止密码突变与无义突变

  • 终止密码突变&无义突变
  • 融合基因
  • 整码突变
  • 移码突变
  • 单个碱基替换
  • 异常血红蛋白病发病机制血红蛋白病

第39页:Hb Constant Spring突变

Hb Constant Springα链——TAA 142 CAA (Gln)终止密码子突变&无义突变 Hb Mc Kees-Rockβ链——TAT (Tyr) 145 TAA

第40页:地中海贫血

地中海贫血由于某种或某些珠蛋白链合成速率降低,造成一些肽链缺乏,另一些肽链相对过多,出现α链和非α链合成数量不平衡,导致的溶血性贫血,也称珠蛋白生成障碍性贫血。

  • 血红蛋白病

第41页:地中海贫血概述

  • 地中海贫血血红蛋白病

第42页:地中海贫血的突变种类统计

国际血红蛋白信息中心(IHIC)1997 年统计的资料表明,全世界发现的导致地中海贫血的突变已超过 300 种。ASyllabusof Thalassemia Mutations(1997),by Titus H.J.Huismanetal.血红蛋白病

  • 地中海贫血

第43页:α地中海贫血

α地中海贫血α珠蛋白肽链合成减缺称为α地中海贫血,简称α地贫。

  • 地中海贫血
  • α链完全不能合成者,称为α0 地贫
  • 尚有部分α链合成者,称为α+地贫

第44页:α地贫的缺失类型与基因型

疑似地中海贫血基因类型表,原文粘连,待人工还原。

  • α地中海贫血

本页以图示为主,源文件提取到的标注文字存在粘连:Alpha protein Deletion Genotype Types0--/--α0/α0Hemoglobin Barts25%α-/--α+/α0Hb H disease50%αα/--αA/α0Mild anemiaα-/α-α+/α+75%αα/α-αA/α+Silent Carrier100%αα/αααA/αANormal 地中海贫血。建议对照原图核对。

第45页:β地中海贫血

β地中海贫血β珠蛋白肽链合成减缺称为β地中海贫血,简称β地贫。

  • 地中海贫血
  • 完全不能合成β链,称为β0 地贫
  • 能部分合成β链,称为β+地贫

第46页:地中海贫血的发病机制

  • α地中海贫血——基因缺失
  • β地中海贫血——点突变
  • 地中海贫血发病机制
  • 转录缺陷
  • 翻译障碍
  • 转录产物加工缺陷地中海贫血

第47页:β地贫发病机制

  • β地贫发病机制

第48页:酶蛋白病

酶蛋白病酶蛋白病(enzymeproteindisease):编码酶蛋白的基因发生突变导致合成的酶蛋白结构异常,或由于基因调控系统突变导致酶蛋白合成数量减少,导致的机体代谢紊乱,也称先天性代谢病或遗传性代谢病。

第49页:典型代谢途径示意图

S1E12S2E23S3E3PP 酶典型代谢途径示意图 S4S5

第50页:苯丙氨酸代谢途径

酶蛋白病 PAHPhenyllacticacid Benzophenone Tyrosinase Melanin Dopa Phe Protein Tyr Protein Phenylypruvicacid Phenylaceticacid

第51页:苯丙酮尿症(PKUⅠ)

5-羟色胺合成减少,影响大脑发育。

  • 有特殊的气味
  • 黑色素合成减少,患者的眼睛、毛发和肤色较浅;

本页以图示为主,源文件提取到的标注文字存在粘连:苯丙酮尿症(PKUⅠ)PAHPhenyllacticacid Benzophenone Phe Protein Tyr Phenylypruvicacid Phenylaceticacid×MIM261600 发病率 1/16500。建议对照原图核对。

第52页:PAH基因与突变

本页以图示为主,源文件提取到的标注文字存在粘连:PAH 基因定位于 12q24.1,全长约 90kb,含 13 个外显子,成熟的 m RNA 为 2.4kb。PAH 基因突变大多为点突变,少数为缺失。PAHPhenyllacticacid Benzophenone Phe Protein Tyr Phenylypruvicacid Phenylaceticacid×苯丙酮尿症(PKUⅠ)MIM261600 发病率 1/16500。建议对照原图核对。

第53页:白化病

本页以图示为主,源文件提取到的标注文字存在粘连:基因定位于 11q14-q21,长 50kb,有 5 个外显子和 4 个内含子。PAHTyrosinase Melanin Dopa Phe Tyr×MIM203100 白化病(albinism)白化病发病以点突变为主。。建议对照原图核对。

第54页:半乳糖血症

ⅡⅢ半乳糖血症(galactosemia)ⅠⅠ半乳糖激酶Ⅱ半乳糖-1-磷酸尿苷转移酶Ⅲ尿苷二磷酸半乳糖-4-异构酶

第55页:半乳糖血症的代谢途径

  • 半乳糖血症(galactosemia)

第56页:本章节重点回顾

  • 本章节重点
  • 分子病的概念
  • 异常血红蛋白病及发病机制
  • 地中海贫血及发病机制
  • 酶蛋白病
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