Πολυμορφισμός ανθρώπινων πληθυσμών. γενετικό φορτίο.

1. Ταξινόμηση πολυμορφισμού.
2. Γενετικός πολυμορφισμόςανθρώπινους πληθυσμούς.
3. γενετικό φορτίο.
4. Γενετικές πτυχές της προδιάθεσης σε ασθένειες.

Η φυσική επιλογή μπορεί:

Σταθεροποίηση της προβολής.

Να οδηγήσει σε νέο σχηματισμό ειδών.

Προώθηση της διαφορετικότητας.

Πολυμορφισμός- η ύπαρξη σε έναν ενιαίο πληθυσμό panmix δύο ή περισσότερων έντονα διαφορετικών φαινοτύπων. Μπορεί να είναι φυσιολογικά ή μη φυσιολογικά. Ο πολυμορφισμός είναι ένα φαινόμενο ενδοπληθυσμού.

Ο πολυμορφισμός συμβαίνει:

Χρωμοσωμική;

Μετάβαση;

Ισορροπημένο.

Γενετικός πολυμορφισμόςεμφανίζεται όταν ένα γονίδιο αντιπροσωπεύεται από περισσότερα από ένα αλληλόμορφα. Ένα παράδειγμα είναι τα συστήματα ομάδων αίματος.

Χρωμοσωμικός πολυμορφισμός- μεταξύ ατόμων υπάρχουν διαφορές στα μεμονωμένα χρωμοσώματα. Αυτό είναι αποτέλεσμα χρωμοσωμικών ανωμαλιών. Υπάρχουν διαφορές στις ετεροχρωματικές περιοχές. Εάν οι αλλαγές δεν έχουν παθολογικές συνέπειες - χρωμοσωμικό πολυμορφισμό, η φύση των μεταλλάξεων είναι ουδέτερη.

Μεταβατικός πολυμορφισμός- αντικατάσταση στον πληθυσμό ενός παλαιού αλληλόμορφου με ένα νέο, το οποίο είναι πιο χρήσιμο υπό δεδομένες συνθήκες. Ένα άτομο έχει ένα γονίδιο απτοσφαιρίνης - Hp1f, Hp 2fs. Το παλιό αλληλόμορφο είναι Hp1f, το νέο είναι το Hp2fs. Ο Hp σχηματίζει σύμπλεγμα με την αιμοσφαιρίνη και προκαλεί συσσώρευση ερυθροκυττάρων στην οξεία φάση των ασθενειών.

Ισορροπημένος πολυμορφισμός- εμφανίζεται όταν κανένας από τους γονότυπους δεν ωφελεί και η φυσική επιλογή ευνοεί την ποικιλότητα.

Όλες οι μορφές πολυμορφισμού είναι πολύ διαδεδομένες στη φύση σε πληθυσμούς όλων των οργανισμών. Σε πληθυσμούς σεξουαλικά αναπαραγόμενους οργανισμούς, υπάρχει πάντα πολυμορφισμός.

Ο "μορφισμός" της ρίζας περιλαμβάνει την εξέταση της δομής.

Πλέον ο όρος «πολυμορφισμός» νοείται ως κάθε χαρακτηριστικό που καθορίζεται γενετικά και δεν είναι συνέπεια φαινοτυπίας. Πολύ συχνά υπάρχουν 2 εναλλακτικά σημάδια, τότε μιλάνε για διμορφισμός. Για παράδειγμα, σεξουαλικός διμορφισμός.

Μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του 1960 (ακριβέστερα, το 1966), οι πολυμορφισμοί μελετήθηκαν χρησιμοποιώντας μεταλλάξεις με μορφολογικό χαρακτηριστικό. Συμβαίνουν με μικρή συχνότητα, οδηγούν σε σοβαρές αλλαγές και ως εκ τούτου είναι πολύ αισθητές.

Timofeev - Risovsky "στα λουλούδια του πληθυσμού της πασχαλίτσας του Βερολίνου ...". 8 είδη χρωματισμού. 3 πιο κοινά (μαύρα στίγματα σε κόκκινο φόντο) - κόκκινες μορφές, αν το αντίστροφο - μαύρες μορφές. Διαπίστωσα ότι τα κόκκινα είναι κυρίαρχα και τα μαύρα είναι υπολειπόμενα. Υπάρχουν περισσότερα κόκκινα το χειμώνα, μαύρα το καλοκαίρι. Η παρουσία πολυμορφισμού σε έναν πληθυσμό είναι προσαρμοστική.

Μελετώντας το χρώμα του σαλιγκαριού στον κήπο στην Ευρώπη.

Το 1960, οι Hubby και Lewontin πρότειναν τη χρήση ηλεκτροφόρησης για τον προσδιορισμό των μορφών των ανθρώπινων και ζωικών πρωτεϊνών. Υπάρχει κατανομή πρωτεϊνών σε στρώματα λόγω του φορτίου. Η μέθοδος είναι πολύ ακριβής. Ένα παράδειγμα είναι τα ισοένζυμα. Οι οργανισμοί του ίδιου είδους έχουν διάφορες μορφές ενζύμων που καταλύουν την ίδια χημική αντίδραση, αλλά διαφέρουν στη δομή. Η δραστηριότητά τους επίσης ποικίλλει. Οι φυσικοχημικές τους ιδιότητες είναι επίσης εξαιρετικές.Το 16% των δομικών γονιδιακών τόπων είναι πολυμορφικοί. Η γλυκόζη-6-φωσφατάση έχει 30 μορφές. Συχνά υπάρχει πρόσφυση στο πάτωμα. Στην κλινική, οι γαλακτικές αφυδρογονάσες (LDH) διακρίνονται εδώ και πολύ καιρό, από τις οποίες υπάρχουν 5 μορφές. Αυτό το ένζυμο μετατρέπει τη γλυκόζη σε πυροσταφυλικό, η συγκέντρωση του ενός ή του άλλου ισοενζύμου σε διαφορετικά όργανα διαφέρει ανάλογα με το τι βασίζεται η εργαστηριακή διάγνωση ασθενειών.

Τα ασπόνδυλα είναι πιο πολυμορφικά από τα σπονδυλωτά. Όσο πιο πολυμορφικός είναι ο πληθυσμός, τόσο πιο εξελικτικά πλαστικός είναι. Σε έναν πληθυσμό, τα μεγάλα αποθέματα αλληλόμορφων δεν έχουν μέγιστη φυσική κατάσταση σε ένα δεδομένο μέρος σε μια δεδομένη στιγμή. Αυτά τα αποθέματα εμφανίζονται σε μικρούς αριθμούς και είναι ετερόζυγα. Μετά από αλλαγές στις συνθήκες ύπαρξης, μπορούν να γίνουν χρήσιμα και να αρχίσουν να συσσωρεύονται - μεταβατικός πολυμορφισμός. Τα μεγάλα γενετικά αποθέματα βοηθούν τους πληθυσμούς να ανταποκρίνονται στο περιβάλλον τους. Ένας από τους μηχανισμούς που διατηρούν την ποικιλομορφία είναι η υπεροχή των ετεροζυγωτών. Με πλήρη κυριαρχία, δεν υπάρχει εκδήλωση, με ελλιπή κυριαρχία, παρατηρείται ετερότητα. Σε έναν πληθυσμό, η επιλογή διατηρεί μια γενετικά ασταθή ετερόζυγη δομή και ένας τέτοιος πληθυσμός περιέχει 3 τύπους ατόμων (ΑΑ, Αα, αα). Ως αποτέλεσμα της φυσικής επιλογής, επέρχεται γενετικός θάνατος, ο οποίος μειώνει το αναπαραγωγικό δυναμικό του πληθυσμού. Ο πληθυσμός μειώνεται. Επομένως, ο γενετικός θάνατος επιβαρύνει τον πληθυσμό. Καλείται και αυτή γενετικό φορτίο.

γενετικό φορτίο- μέρος της κληρονομικής μεταβλητότητας του πληθυσμού, που καθορίζει την εμφάνιση λιγότερο προσαρμοσμένων ατόμων που υφίστανται επιλεκτικό θάνατο ως αποτέλεσμα φυσικής επιλογής.

Υπάρχουν 3 είδη γενετικού φορτίου.

1. Μεταλλακτική.

2. Διαχωρισμός.

3. Αντικατάσταση.

Κάθε είδος γενετικού φορτίου συσχετίζεται με ορισμένου τύπουΦΥΣΙΚΗ ΕΠΙΛΟΓΗ.

μεταλλαγμένο γενετικό φορτίο- παρενέργειαδιαδικασία μετάλλαξης. Η σταθεροποίηση της φυσικής επιλογής αφαιρεί επιβλαβείς μεταλλάξεις από έναν πληθυσμό.

Διαχωρισμός γενετικό φορτίο- χαρακτηριστικό πληθυσμών που χρησιμοποιούν το πλεονέκτημα των ετεροζυγωτών. Τα πιο αδύναμα προσαρμοσμένα ομόζυγα άτομα αφαιρούνται. Εάν και οι δύο ομοζυγώτες είναι θανατηφόροι, οι μισοί απόγονοι πεθαίνουν.

Γενετικό φορτίο υποκατάστασης- το παλιό αλληλόμορφο αντικαθίσταται από ένα νέο. Αντιστοιχεί φόρμα οδήγησηςφυσική επιλογή και μεταβατικό πολυμορφισμό.

Ο γενετικός πολυμορφισμός δημιουργεί όλες τις προϋποθέσεις για συνεχή εξέλιξη. Όταν ένας νέος παράγοντας εμφανίζεται στο περιβάλλον, ο πληθυσμός είναι σε θέση να προσαρμοστεί στις νέες συνθήκες. Για παράδειγμα, αντοχή στα έντομα σε διάφορους τύπους εντομοκτόνων.

Για πρώτη φορά, το γενετικό φορτίο στον ανθρώπινο πληθυσμό προσδιορίστηκε το 1956 στο Βόρειο Ημισφαίριο και ανήλθε στο 4%. Εκείνοι. Το 4% των παιδιών γεννήθηκαν με κληρονομική παθολογία. Τα επόμενα χρόνια, περισσότερες από ένα εκατομμύριο ενώσεις εισήχθησαν στη βιόσφαιρα (περισσότερες από 6000 ετησίως). Καθημερινά - 63000 χημικές ενώσεις. Αύξηση της επιρροής των πηγών ραδιενεργή ακτινοβολία. Η δομή του DNA έχει σπάσει.

Το 3% των παιδιών στις ΗΠΑ πάσχουν από συγγενή νοητική υστέρηση (ούτε καν στο γυμνάσιο).

Επί του παρόντος, ο αριθμός των συγγενών ανωμαλιών έχει αυξηθεί κατά 1,5 - 2 φορές (10%) και οι ιατροί γενετιστές κάνουν λόγο για ένα ποσοστό 12-15%.

Συμπέρασμα: προστασία του περιβάλλοντος.

Ο γενετικός πολυμορφισμός είναι μια κατάσταση κατά την οποία υπάρχει μακροχρόνια ποικιλία γονιδίων, αλλά η συχνότητα του πιο σπάνιου γονιδίου στον πληθυσμό είναι μεγαλύτερη από ένα τοις εκατό. Η διατήρησή του συμβαίνει λόγω της συνεχούς μετάλλαξης των γονιδίων, καθώς και του συνεχούς ανασυνδυασμού τους. Σύμφωνα με μελέτες που πραγματοποιήθηκαν από επιστήμονες, ο γενετικός πολυμορφισμός έχει λάβει ευρεία χρήση, γιατί μπορεί να υπάρχουν πολλά εκατομμύρια συνδυασμοί ενός γονιδίου.

μεγάλο απόθεμα

Από μεγάλο απόθεμαΟ πολυμορφισμός εξαρτάται από την καλύτερη προσαρμογή του πληθυσμού στο νέο περιβάλλον και σε αυτή την περίπτωση, η εξέλιξη συμβαίνει πολύ πιο γρήγορα. Δεν υπάρχει πρακτική δυνατότητα εκτίμησης του συνολικού αριθμού πολυμορφικών αλληλόμορφων με χρήση παραδοσιακών γενετικών μεθόδων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η παρουσία ενός συγκεκριμένου γονιδίου στον γονότυπο πραγματοποιείται με διασταύρωση ατόμων που έχουν διαφορετικά φαινοτυπικά χαρακτηριστικά που καθορίζονται από το γονίδιο. Εάν γνωρίζετε ποιο μέρος σε έναν συγκεκριμένο πληθυσμό αποτελείται από άτομα με διαφορετικό φαινότυπο, τότε καθίσταται δυνατό να καθοριστεί ο αριθμός των αλληλόμορφων από τα οποία εξαρτάται ο σχηματισμός ενός συγκεκριμένου χαρακτηριστικού.

Πώς ξεκίνησαν όλα?

Η γενετική άρχισε να αναπτύσσεται γρήγορα στη δεκαετία του '60 του περασμένου αιώνα, ήταν τότε που άρχισαν να χρησιμοποιούνται ένζυμα σε ένα πήκτωμα, γεγονός που κατέστησε δυνατό τον προσδιορισμό του γενετικού πολυμορφισμού. Τι είναι αυτή η μέθοδος; Με τη βοήθειά του προκαλείται η κίνηση των πρωτεϊνών σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, το οποίο εξαρτάται από το μέγεθος της κινούμενης πρωτεΐνης, τη διαμόρφωσή της, καθώς και από το συνολικό φορτίο σε διάφορα μέρη της γέλης. Μετά από αυτό, ανάλογα με τη θέση και τον αριθμό των κηλίδων που έχουν εμφανιστεί, προσδιορίζεται η ταυτοποιημένη ουσία. Για να εκτιμηθεί ο πολυμορφισμός της πρωτεΐνης σε έναν πληθυσμό, αξίζει να εξεταστούν περίπου 20 ή περισσότεροι τόποι. Στη συνέχεια χρησιμοποιώντας μαθηματική μέθοδοςπροσδιορίζεται ο αριθμός και η αναλογία ομο- και ετεροζυγώτων. Σύμφωνα με έρευνες, ορισμένα γονίδια μπορεί να είναι μονόμορφα, ενώ άλλα είναι ασυνήθιστα πολυμορφικά.

Τύποι πολυμορφισμού

Η έννοια του πολυμορφισμού είναι εξαιρετικά ευρεία, περιλαμβάνει μια μεταβατική και ισορροπημένη εκδοχή. Εξαρτάται από την επιλεκτική αξία του γονιδίου και τη φυσική επιλογή, η οποία ασκεί πίεση στον πληθυσμό. Επιπλέον, μπορεί να είναι γονιδιακό και χρωμοσωμικό.

Γονιδιακός και χρωμοσωμικός πολυμορφισμός

Ο γονιδιακός πολυμορφισμός αντιπροσωπεύεται στο σώμα από περισσότερα από ένα αλληλόμορφα, ένα εντυπωσιακό παράδειγμα αυτού μπορεί να είναι το αίμα. Το χρωμοσωμικό είναι η διαφορά μέσα στα χρωμοσώματα, η οποία συμβαίνει λόγω εκτροπών. Ταυτόχρονα, υπάρχουν διαφορές στις ετεροχρωματικές περιοχές. Ελλείψει παθολογίας που θα οδηγήσει σε παραβίαση ή θάνατο, τέτοιες μεταλλάξεις είναι ουδέτερες.

Μεταβατικός πολυμορφισμός

Ο μεταβατικός πολυμορφισμός εμφανίζεται όταν ένα αλληλόμορφο που κάποτε ήταν κοινό αντικαθίσταται σε έναν πληθυσμό από ένα άλλο που παρέχει στον φορέα του μεγαλύτερη προσαρμοστικότητα (αυτό ονομάζεται επίσης πολλαπλός αλληλισμός). Με αυτήν την ποικιλία, υπάρχει μια αλλαγή κατεύθυνσης ποσοστόγονότυπους, λόγω αυτού λαμβάνει χώρα εξέλιξη και πραγματοποιείται η δυναμική του. Το φαινόμενο του βιομηχανικού μηχανισμού μπορεί να είναι ένα καλό παράδειγμα που χαρακτηρίζει τον μεταβατικό πολυμορφισμό. Τι δείχνει μια απλή πεταλούδα, η οποία με την ανάπτυξη της βιομηχανίας άλλαξε το λευκό χρώμα των φτερών της σε σκούρο. Αυτό το φαινόμενο άρχισε να παρατηρείται στην Αγγλία, όπου περισσότερα από 80 είδη πεταλούδων από απαλά κρεμ χρώματα έγιναν σκούρα, κάτι που παρατηρήθηκε για πρώτη φορά μετά το 1848 στο Μάντσεστερ σε σχέση με την ταχεία ανάπτυξη της βιομηχανίας. Ήδη το 1895, περισσότερο από το 95% των σκόρων απέκτησαν σκούρο χρώμα φτερών. Τέτοιες αλλαγές συνδέονται με το γεγονός ότι οι κορμοί των δέντρων έχουν γίνει πιο καπνιστοί και οι ελαφριές πεταλούδες έχουν γίνει εύκολη λεία για τσίχλες και κοκκινολαίμηδες. Παρουσιάστηκαν αλλαγές λόγω μεταλλαγμένων μελανιστικών αλληλόμορφων.

Ισορροπημένος πολυμορφισμός

Ο ορισμός του "πολυμορφισμού ισορροπημένος" χαρακτηρίζει την απουσία μετατόπισης σε οποιεσδήποτε αριθμητικές αναλογίες διάφορες μορφέςγονότυπους σε πληθυσμό που βρίσκεται σε σταθερές περιβαλλοντικές συνθήκες. Αυτό σημαίνει ότι από γενιά σε γενιά η αναλογία παραμένει η ίδια, αλλά μπορεί να κυμαίνεται ελαφρά εντός μιας ή άλλης τιμής, η οποία είναι σταθερή. Σε σύγκριση με τον παροδικό, ισορροπημένο πολυμορφισμό - τι είναι; Είναι πρωτίστως μια στατική εξελικτική διαδικασία. II Shmalgauzen το 1940 του έδωσε επίσης το όνομα ενός ετερομορφισμού ισορροπίας.

Ένα παράδειγμα ισορροπημένου πολυμορφισμού

Ένα καλό παράδειγμα ισορροπημένου πολυμορφισμού είναι η παρουσία δύο φύλων σε πολλά μονογαμικά ζώα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι έχουν ισοδύναμα επιλεκτικά πλεονεκτήματα. Η αναλογία τους σε έναν πληθυσμό είναι πάντα ίση. Εάν υπάρχει πολυγαμία στον πληθυσμό, μπορεί να παραβιαστεί η επιλεκτική αναλογία των εκπροσώπων και των δύο φύλων, οπότε οι εκπρόσωποι του ίδιου φύλου μπορούν είτε να καταστραφούν εντελώς είτε να εξαλειφθούν από την αναπαραγωγή στην περισσότεροπαρά τα μέλη του αντίθετου φύλου.

Ένα άλλο παράδειγμα θα ήταν η ομαδική συσχέτιση του αίματος σύμφωνα με το σύστημα AB0. Σε αυτή την περίπτωση, η συχνότητα διαφορετικών γονότυπων σε διαφορετικούς πληθυσμούς μπορεί να είναι διαφορετική, αλλά μαζί με αυτό, από γενιά σε γενιά δεν αλλάζει τη σταθερότητά της. Με απλά λόγια, κανένας γονότυπος δεν έχει επιλεκτικό πλεονέκτημα έναντι ενός άλλου. Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, οι άνδρες με την πρώτη ομάδα αίματος έχουν μεγαλύτερο προσδόκιμο ζωής από το υπόλοιπο του ισχυρότερου φύλου με άλλους τύπους αίματος. Στο ίδιο επίπεδο με αυτό, ο κίνδυνος ανάπτυξης δωδεκαδακτυλικού έλκους παρουσία της πρώτης ομάδας είναι υψηλότερος, αλλά μπορεί να είναι διάτρητος και αυτό θα προκαλέσει θάνατο σε περίπτωση καθυστερημένης βοήθειας.

γενετική ισορροπία

Αυτή η εύθραυστη κατάσταση μπορεί να παραβιαστεί στον πληθυσμό ως συνέπεια των αναδυόμενων, ενώ πρέπει να είναι με συγκεκριμένη συχνότητα και σε κάθε γενιά. Μελέτες έχουν δείξει ότι οι πολυμορφισμοί των γονιδίων του συστήματος αιμόστασης, η αποκωδικοποίηση των οποίων καθιστά σαφές εάν η εξελικτική διαδικασία συμβάλλει σε αυτές τις αλλαγές ή, αντίθετα, εξουδετερώνει, είναι εξαιρετικά σημαντικοί. Αν εντοπίσουμε την πορεία της μεταλλαγμένης διαδικασίας σε έναν συγκεκριμένο πληθυσμό, μπορούμε επίσης να κρίνουμε την αξία της για προσαρμογή. Μπορεί να είναι ίσο με ένα εάν η διαδικασία επιλογής δεν αποκλείει τη μετάλλαξη και δεν υπάρχουν εμπόδια στην εξάπλωσή της.

Οι περισσότερες περιπτώσεις δείχνουν ότι η αξία τέτοιων γονιδίων είναι μικρότερη από ένα, και στην περίπτωση της αδυναμίας τέτοιων μεταλλαγμάτων να αναπαραχθούν, τα πάντα μειώνονται στο 0. Οι μεταλλάξεις αυτού του είδους παραμερίζονται στη διαδικασία της φυσικής επιλογής, αλλά αυτό συμβαίνει δεν αποκλείονται επαναλαμβανόμενες αλλαγές στο ίδιο γονίδιο, το οποίο αντισταθμίζει την αποβολή. , η οποία πραγματοποιείται με επιλογή. Τότε επιτυγχάνεται ισορροπία, μπορεί να εμφανιστούν μεταλλαγμένα γονίδια ή, αντίθετα, να εξαφανιστούν. Αυτό οδηγεί σε μια ισορροπημένη διαδικασία.

Ένα παράδειγμα που μπορεί να χαρακτηρίσει έντονα αυτό που συμβαίνει είναι η δρεπανοκυτταρική αναιμία. Στην περίπτωση αυτή συμβάλλει το κυρίαρχο μεταλλαγμένο γονίδιο στην ομόζυγη κατάσταση πρόωρο θάνατοοργανισμός. Οι ετερόζυγοι οργανισμοί επιβιώνουν αλλά είναι πιο ευαίσθητοι στην ελονοσία. Ο ισορροπημένος πολυμορφισμός του γονιδίου της δρεπανοκυτταρικής αναιμίας μπορεί να εντοπιστεί στις περιοχές κατανομής αυτής της τροπικής νόσου. Σε έναν τέτοιο πληθυσμό, οι ομοζυγώτες (άτομα με τα ίδια γονίδια) εξαλείφονται, μαζί με αυτό, η επιλογή υπέρ των ετεροζυγωτών (άτομα με διαφορετικά γονίδια). Λόγω της συνεχιζόμενης επιλογής πολλαπλών φορέων στη γονιδιακή δεξαμενή του πληθυσμού, διατηρούνται γονότυποι σε κάθε γενιά, οι οποίοι παρέχουν καλύτερη προσαρμοστικότητα του οργανισμού στις περιβαλλοντικές συνθήκες. Μαζί με την παρουσία του γονιδίου της δρεπανοκυτταρικής αναιμίας, υπάρχουν και άλλοι τύποι γονιδίων που χαρακτηρίζουν τον πολυμορφισμό. Τι δίνει; Η απάντηση σε αυτό το ερώτημα θα είναι ένα φαινόμενο όπως η ετερότητα.

Ετεροζυγωτικές μεταλλάξεις και πολυμορφισμός

Ο ετερόζυγος πολυμορφισμός προβλέπει την απουσία φαινοτυπικών αλλαγών παρουσία υπολειπόμενων μεταλλάξεων, ακόμη και αν είναι επιβλαβείς. Αλλά μαζί με αυτό, μπορούν να συσσωρευτούν στον πληθυσμό μέχρι υψηλό επίπεδο, το οποίο μπορεί να υπερβαίνει τις επιβλαβείς κυρίαρχες μεταλλάξεις.

εξελικτική διαδικασία

Η εξελικτική διαδικασία είναι συνεχής και η υποχρεωτική της προϋπόθεση είναι ο πολυμορφισμός. Τι είναι - δείχνει τη συνεχή προσαρμοστικότητα ενός συγκεκριμένου πληθυσμού στον βιότοπό του. Διάφοροι οργανισμοί που ζουν στην ίδια ομάδα μπορεί να βρίσκονται σε ετερόζυγη κατάσταση και να μεταδίδονται από γενιά σε γενιά για πολλά χρόνια. Μαζί με αυτό, μπορεί να μην έχουν φαινοτυπική εκδήλωση - λόγω τεράστιο απόθεμαγενετική παραλλαγή.

γονίδιο ινωδογόνου

Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι ερευνητές θεωρούν τον πολυμορφισμό του γονιδίου του ινωδογόνου ως πρόδρομο για την ανάπτυξη ισχαιμικού εγκεφαλικού. Αλλά σε αυτή τη στιγμήΤο πρόβλημα έρχεται στο προσκήνιο στο οποίο γενετικοί και επίκτητοι παράγοντες μπορούν να ασκήσουν την επιρροή τους στην ανάπτυξη αυτής της ασθένειας. Αυτός ο τύπος εγκεφαλικού επεισοδίου αναπτύσσεται λόγω θρόμβωσης των αρτηριών του εγκεφάλου και μελετώντας τον πολυμορφισμό του γονιδίου του ινωδογόνου, μπορεί κανείς να κατανοήσει πολλές διεργασίες, επηρεάζοντας τις οποίες, μπορεί να προληφθεί η ασθένεια. Η σχέση μεταξύ γενετικών αλλαγών και βιοχημικών παραμέτρων του αίματος είναι επί του παρόντος ανεπαρκώς μελετημένη από τους επιστήμονες. Περαιτέρω έρευναθα επιτρέψει να επηρεάσει την πορεία της νόσου, να αλλάξει την πορεία της ή απλώς να την αποτρέψει πρώιμο στάδιοανάπτυξη.

Η συντριπτική πλειονότητα των χρόνιων ασθενειών του ανθρώπου, συμπεριλαμβανομένων των καρδιαγγειακών, ενδοκρινικών, ανοσολογικών, νευροψυχιατρικών, ογκολογικών κ.λπ., ανήκουν σε πολυπαραγοντικές ασθένειες, ο κίνδυνος εμφάνισης της νόσου.

Στην πορεία της εξέλιξης, τα SNPs εμφανίζονται ως αποτέλεσμα μετάλλαξης ενός μόνο προδρόμου αλληλόμορφου. Ένας τέτοιος τεράστιος αριθμός αλλαγών στο ζωτικό γενετικό πρόγραμμα συμβαίνει επειδή χιλιάδες τυχαίες αλλαγές συμβαίνουν καθημερινά στο DNA οποιουδήποτε ανθρώπινου κυττάρου (για παράδειγμα, αποπούρωση- διαχωρισμός της βάσης της αδενίνης ή της γουανίνης από το νουκλεοτίδιο), και στη διαδικασία της αντιγραφής, η πιο κοινή κατηγορία σφαλμάτων είναι οι αντικαταστάσεις μεμονωμένων ζευγών νουκλεοτιδίων. Μια νουκλεοτιδική υποκατάσταση στην αλληλουχία DNA μπορεί να συμβεί στη ρυθμιστική περιοχή του γονιδίου και να αλλάξει σημαντικά το επίπεδο της έκφρασής του (την ποσότητα του μεταγραφόμενου RNA) ή στην κωδικοποιητική περιοχή που είναι υπεύθυνη άμεσα για το πρωτεϊνικό προϊόν που «διαβάζεται» από το γονίδιο. Ή μπορεί να υπάρχει μια τέτοια περίπτωση που το DNA μεταλλάσσεται, αλλά το γονιδιακό προϊόν παραμένει αμετάβλητο - σε αυτήν την περίπτωση μιλούν για συνώνυμη αντικατάσταση .

Ο ρυθμός μετάλλαξης ενός ζεύγους νουκλεοτιδίων είναι περίπου 10-8 ανά γενιά. Γνωρίζοντας τον αριθμό των ζευγών νουκλεοτιδίων στο γονιδίωμα (3 δισεκατομμύρια), μπορεί να υπολογιστεί ότι κάθε γαμετής περιέχει περίπου 30 υποκαταστάσεις μεμονωμένων νουκλεοτιδίων, δηλ. Κάθε μωρό στον κόσμο γεννιέται με περίπου 60 νέα SNP! Μια αλλαγή σε ένα «γράμμα» σε ένα γονίδιο μπορεί να επηρεάσει σημαντικά τη λειτουργία μιας πρωτεΐνης προϊόντος αλλάζοντας τη χωρική οργάνωση των πρωτεϊνικών περιοχών (Εικ. 1) ή διαταράσσοντας μετα-μεταγραφικές αλλαγές στο RNA (μάτισμα και επεξεργασία) ή μετα- τροποποιήσεις μεταφραστικών πρωτεϊνών (επεξεργασία και σύνδεση διαφόρων χημικών ομάδων σε υπολείμματα αμινοξέων). Ή ίσως να μην επηρεάζει. Τέτοιες μη συνώνυμες παραλλαγές ενός νουκλεοτιδίου (nSNVs) θεωρούνται εξελικτικά ουδέτερες (ούτε επιβλαβείς ούτε ωφέλιμες). Τα περισσότερα απόΤο SNP, φυσικά, ανήκει σε αυτή την τάξη, διαφορετικά τα παιδιά που γεννιούνται απλά δεν θα επιβίωναν.

Εικόνα 1. Επιβλαβείς μη συνώνυμες αντικαταστάσεις.Ένα παράδειγμα τέτοιας υποκατάστασης είναι ο πολυμορφισμός PAH R408W, η αιτία της γνωστής νόσου φαινυλκετονουρία (PKU). Στις ετικέτες των ανθρακούχων ποτών και των τσίχλων, μπορείτε να βρείτε την επιγραφή «δεν συνιστάται για ασθενείς με φαινυλκετονουρία». Και όλα αυτά επειδή αυτά τα προϊόντα περιέχουν το γλυκαντικό ασπαρτάμη, το οποίο αποτελείται από δύο αμινοξέα - ασπαρτικό οξύ και φαινυλαλανίνη. Το σώμα ενός υγιούς ατόμου επεξεργάζεται το τελευταίο, ωστόσο, σε ασθενείς με PKU - μια σπάνια συγγενή ασθένεια (διαγιγνώσκεται σε ένα στα 10.000 νεογνά) - η φαινυλαλανίνη και τα προϊόντα διάσπασής της συσσωρεύονται στο σώμα και μπορεί να οδηγήσουν σε εγκεφαλική βλάβη. Τα άρρωστα παιδιά μέχρι την ενηλικίωση θα πρέπει να τρέφονται με τροφή που δεν περιέχει φαινυλαλανίνη. Στο μοριακό επίπεδοΑυτό εξηγείται από το γεγονός ότι στο γονίδιο της φαινυλαλανινο-4-υδροξυλάσης στο 12ο εξόνιο, η κυτοσίνη αντικαθίσταται από θυμίνη. Ως αποτέλεσμα, υπάρχει αντικατάσταση της αργινίνης με τρυπτοφάνη στη θέση 408 της αλληλουχίας αμινοξέων του ηπατικού ενζύμου, η οποία κανονικά καταλύει τη μετατροπή της φαινυλαλανίνης σε τυροσίνη. Ως αποτέλεσμα της αντικατάστασης, η συναρμολόγηση της ενεργής πρωτεΐνης διακόπτεται (η αλληλεπίδραση μεταξύ των δύο τετραμερών υπομονάδων χαλάει) και το ένζυμο δεν μπορεί πλέον να εκτελέσει τις λειτουργίες του. Το σχήμα δείχνει τη δομή της περιοχής του ολιγομερούς υδροξυλάσης και των ανιχνευόμενων SNP που διαταράσσουν την αναδίπλωση των πρωτεϊνών.

Ένα γονίδιο μπορεί να έχει πολλές πολυμορφικές παραλλαγές. Οι περισσότερες υποκαταστάσεις σε αυτά είναι αβλαβείς (ουδέτερες). Το πιο κοινό αλληλόμορφο ονομάζεται φυσιολογικό και οι σπάνιες παραλλαγές ονομάζονται μεταλλαγμένα. Εάν παρατηρείται υψηλότερη συχνότητα ορισμένης αλληλόμορφης παραλλαγής (είτε μεταλλαγμένη είτε φυσιολογική) σε μια συγκεκριμένη ασθένεια, τότε μια τέτοια SNP ονομάζεται σχετιζόμενη με την ασθένεια και το πολυμορφικό γονίδιο ονομάζεται υποψήφιο γονίδιο για προδιάθεση στην ανάπτυξη MFD. Η ανάπτυξη της ΜΔ μπορεί να πυροδοτηθεί είτε από μία μόνο αιτία είτε από συνδυασμό πολλών, που μπορεί να είναι καθαρά γενετικές (για παράδειγμα, μία ή περισσότερες αλληλικές παραλλαγές ενός συμπλέγματος γονιδίων) ή καθαρά περιβαλλοντικές (για παράδειγμα, χημικά αλλεργιογόνα στα οποία ο εργαζόμενος στο εργοστάσιο βαφής ή ο κομμωτής είναι εκτεθειμένος), ή συμπεριφορικά (όπως η λαχτάρα για ορισμένα τρόφιμα) ή κοινωνικά ή ψυχολογικά. Ταυτόχρονα, η ατομική συμβολή κάθε αιτίας στην εκδήλωση της νόσου μπορεί να είναι ασήμαντη και μόνο το άθροισμά τους οδηγεί στην ανάπτυξη της νόσου.

Ένα παράδειγμα MFD, η ανάπτυξη του οποίου προκαλείται μόνο από την παρουσία ορισμένων συνδυασμών αλληλόμορφων παραλλαγών στα γονίδια προδιάθεσης, είναι η αποβολή (NB) (Εικ. 2). Ο συνδυασμός αλληλικών παραλλαγών με τη δράση περιβαλλοντικών παραγόντων είναι ακόμη ελάχιστα μελετημένος, ωστόσο, αυτή τη στιγμή, SNPs περισσότερων από 90 γονιδίων που ανήκουν στο γονιδιακό δίκτυο της παθολογίας της εγκυμοσύνης έχουν μελετηθεί στον κόσμο. Το μεγαλύτερο μέρος της εργασίας είναι αφιερωμένο στη μελέτη γονιδίων για το σύστημα αποτοξίνωσης, μεταβολισμό φυλλικού οξέος, παράγοντες πήξης του αίματος, το σύστημα HLA, αυξητικούς παράγοντες, γονίδια αντιοξειδωτικής άμυνας και γονίδια που εμπλέκονται σε φλεγμονώδεις διεργασίες.

Εικόνα 2. Εμφύτευση εμβρύου και αιτίες αποβολής.Η επιτυχία της εγκυμοσύνης εξαρτάται από την πλήρη εμφύτευση του εμβρύου στο σώμα της μητέρας. Το αποτέλεσμα είναι η επιτυχής εμφύτευση σύνθετες αλληλεπιδράσειςμεταξύ του ορμονικά παρασκευασμένου ενδομητρίου της μήτρας και της ώριμης βλαστοκύστης. Η εμφύτευση μιας βλαστοκύστης στο ενδομήτριο περιλαμβάνει δύο στάδια: 1) προσκόλληση δύο κυτταρικών συστημάτων - ενδομήτριο και τροφοβλάστη - και 2) αποκέντρωση του ενδομήτριου στρώματος. Στη συνέχεια ξεκινά η φάση της διείσδυσης των τροφοβλάστης στο ενδομήτριο τοίχωμα και της ενεργητικής διαφοροποίησης του τροφοβλάστη. Τα ενεργά διαιρούμενα κύτταρα της κυτταροτροφοβλάστης, συγχωνεύοντας, σχηματίζουν μια συγκυτιοτροφοβλάστη με ενδοδιπλασιασμό, η οποία βρίσκεται σε άμεση επαφή με το μητρικό κυκλοφορικό σύστημα. Όλα τα μόρια που συμμετέχουν στη ρύθμιση και τον έλεγχο του κυτταρικού κύκλου συμμετέχουν ενεργά σε αυτή τη διαδικασία. Ο κυτταροτροφοβλάστης εισβάλλει στο decidua και αλλάζει αιμοφόρα αγγείαμητέρα για να εξασφαλίσει τη ροή του αίματος στο έμβρυο: σχηματίζεται το χόριο και ο πλακούντας. Εάν η εισβολή της τροφοβλάστης είναι ανεπαρκής κατά τον σχηματισμό του πλακούντα, τότε θα συμβεί αποβολή ή καθυστέρηση της ανάπτυξης του εμβρύου.

Εικόνα 4. Μηχανισμός του συστήματος ελέγχου βλάβης DNA.Στην πρώιμη εμβρυϊκή περίοδο, υπάρχει ενεργός διαίρεση τόσο των εμβρυϊκών όσο και των μητρικών κυττάρων. Αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται από ένα σύνολο ενός καλά λειτουργικού συστήματος αποκατάστασης. Η ακτινοβολία (ακτινοβολία, UV), τα μεταβολικά υποπροϊόντα που σχηματίζονται μέσα στα κύτταρα, οι τοξίνες που εισέρχονται στο σώμα με αέρα, τροφή ή ποτό και σφάλματα αντιγραφής προκαλούν αλλαγές στην αλληλουχία νουκλεοτιδίων του DNA που συνήθως αναγνωρίζονται από πρωτεΐνες που εμπλέκονται στον έλεγχο του κυτταρικού κύκλου.
Μεταξύ των τελευταίων είναι τα πρωτεϊνικά προϊόντα των γονιδίων CHEK2και TP53, τα οποία σταματούν την κυτταρική διαίρεση και αποτελούν το αντικείμενο της μελέτης μας. Αφού λειτουργήσουν, το σφάλμα διορθώνεται με πρωτεΐνες επισκευής, συμπεριλαμβανομένων των πρωτεϊνικών προϊόντων των γονιδίων. APEX1 και XPD,γίνονται επίσης τα αντικείμενα της δουλειάς μας. Εάν το σφάλμα δεν μπορεί να διορθωθεί, τότε ενεργοποιείται ο μηχανισμός της «αυτοκτονίας» του κυττάρου (απόπτωση). Όλα αυτά μαζί συνθέτουν ένα πολύπλοκο δίκτυο αλληλεπιδρώντων καταρρακτών σηματοδότησης στην κυψέλη, μια αλλαγή στη λειτουργία ενός εκ των οποίων μπορεί να οδηγήσει σε διακοπή και θάνατο του κυττάρου.

Έχει αποδειχθεί ότι με διάφορες επιπλοκές της εγκυμοσύνης, υπάρχει ανυψωμένο επίπεδοαπόπτωση στην τροφοβλάστη. Ως αποτέλεσμα, υπάρχει ανεπαρκής προετοιμασία των τοιχωμάτων της μήτρας για εμφύτευση του εμβρύου και αλλαγές στις μητροπλακουντιακές αρτηρίες, γεγονός που οδηγεί σε μείωση της ροής του αίματος σε αυτές. Συνέπεια αυτού είναι η υποξία, η οποία ενεργοποιεί τον μηχανισμό του οξειδωτικού στρες. Η υποξία ενισχύει την απόπτωση στην τροφοβλάστη αυξάνοντας την έκφραση της ΤΡ53.

Γι' αυτό επιλέξαμε τα γονίδια του συστήματος επιδιόρθωσης και ελέγχου του κυτταρικού κύκλου για την έρευνά μας. Η μελέτη των γονιδίων που ελέγχουν τη διαδικασία επιδιόρθωσης είναι ένα από τα σημαντικά καθήκοντα για την αποκάλυψη των παθογενετικών δεσμών της εμφύτευσης εμβρύου και της αποκέντρωσης του ενδομητρίου. Η γνώση του ρόλου τους στην παθογένεση της αποβολής επιτρέπει, αφενός, να προβλέψει τον κίνδυνο ανάπτυξης παθολογίας ή τη σοβαρότητα της πορείας της, αφετέρου, να επιλέξει μεμονωμένα συγκεκριμένη θεραπεία για έναν συγκεκριμένο ασθενή.

Ιστορία μιας μελέτης

Οι συμμετέχοντες στη μελέτη μας χωρίστηκαν σε δύο ομάδες: γυναίκες με φυσιολογική εγκυμοσύνη που αποφάσισαν να διακόψουν αυτή την εγκυμοσύνη στις 6-12 εβδομάδες και γυναίκες με ΝΒ. Απομονώθηκε DNA από τους ιστούς της μητέρας (περιφερικό αίμα και ενδομήτριο) και του εμβρύου (χόριο, έμβρυο) και το γονιδίωμα των ατόμων μελετήθηκε για την παρουσία αλληλικών παραλλαγών των γονιδίων Asp148Glu, Lys751Gln, 1100delC και Pro72Arg APEX1, XPD, CHEK2και TP53, αντίστοιχα. Όλα αυτά είναι τα γονίδια του συστήματος ελέγχου του κυτταρικού κύκλου και της επιδιόρθωσης του DNA.

Η ανάλυση της έκφρασης αυτών των γονιδίων αποκάλυψε πιθανούς λόγουςκαι μηχανισμοί διακοπής των διαδικασιών εμβρυογένεσης που οδηγούν στην ανάπτυξη παθολογίας της εγκυμοσύνης. Κατά τη διάρκεια της μελέτης, διαπιστώσαμε ότι με την ταυτόχρονη παρουσία πολυμορφικών αλληλόμορφων των γονιδίων που μελετήθηκαν (τόσο στον γονότυπο του εμβρύου όσο και στον γονότυπο της μητέρας), η πιθανότητα ανάπτυξης παθολογίας της εγκυμοσύνης αυξάνεται σημαντικά. Οι περισσότερες από τις διαφορές που λάβαμε στη συχνότητα των πολυμορφικών αλληλόμορφων μεταξύ των ομάδων που μελετήθηκαν αποκαλύφθηκαν ακριβώς στην ανάλυση του εμβρυϊκού ιστού (χόριο), γεγονός που υποδηλώνει σημαντική συμβολή του πατρικού γονότυπου στη φυσιολογική ανάπτυξη της εγκυμοσύνης.

Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι η διαδικασία εμφύτευσης εμβρύου ελέγχεται από ένα πολύπλοκο μοριακό μηχάνημα, που ελέγχεται από πρωτεΐνες που συμμετέχουν στα συστήματα επιδιόρθωσης και ελέγχου του κυτταρικού κύκλου (Εικ. 5). Κατά την ενεργό κυτταρική διαίρεση, τα σφάλματα είναι αναπόφευκτα. Αυτά τα σφάλματα ελέγχονται σε ειδικά «σημεία αναφοράς» (σημεία ελέγχου) του κυτταρικού κύκλου. Οι πρωτεΐνες αισθητήρων ανιχνεύουν βλάβη στο DNA και ενεργοποιούν τις πρωτεΐνες αισθητήρων, οι οποίες με τη σειρά τους ενεργοποιούν τις πρωτεΐνες τελεστές. Μια τέτοια πρωτεΐνη είναι η CHEK2 (σημείο ελέγχου κινάση 2). Η κινάση ενεργοποιεί τον ογκοκατασταλτικό TP53, γνωστό και ως «φύλακας του γονιδιώματος». Αυτή η πρωτεΐνη αναστέλλει την ανάπτυξη πολλών τύπων νεοπλασμάτων, διεγείρει τη διακοπή και επιδιόρθωση του κυτταρικού κύκλου ή την απόπτωση (ανάλογα με τις φυσιολογικές συνθήκες και τον κυτταρικό τύπο). Λειτουργώντας ως παράγοντας μεταγραφής, το TP53 συνδέεται με συγκεκριμένες αλληλουχίες DNA και ενεργοποιεί μεγάλο αριθμό γονιδίων-στόχων. Είναι γνωστό, για παράδειγμα, ότι το TP53 επάγει εκλεκτικά την έκφραση του γονιδίου της ανθρώπινης χοριακής γοναδοτροπίνης (hCG). Το HCG είναι ένα από τα πρώτα σήματα που σχηματίζονται από το έμβρυο, το οποίο διασφαλίζει τη διατήρηση της παραγωγής προγεστερόνης και την ανοσολογική ανοχή των μητρικών ιστών στον εμβρυϊκό ιστό (ο οποίος είναι κατά το ήμισυ ξένος στο σώμα της μητέρας λόγω της παρουσίας του πατρικού γονιδιώματος).

Το TP53 προκαλεί διακοπή του κυτταρικού κύκλου, ενεργοποιεί την επισκευή και τη μεταγραφή των γονιδίων που είναι απαραίτητα για αυτή τη διαδικασία ( XPD, APEX1). Το APEX1 είναι μια ενδονουκλεάση που κόβει το DNA σε αποπουρινισμένες περιοχές, διευκολύνοντας τις διαδικασίες επιδιόρθωσης. Επιπλέον, μπορεί να λειτουργήσει ως παράγοντας μεταγραφής που ενεργοποιεί το TP53 ως απόκριση στο οξειδωτικό στρες. Το γονίδιο XPD κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη που ονομάζεται υπομονάδα ελικάσης XPD του συμπλέγματος βασικού μεταγραφικού παράγοντα TFIIH. (Η ελικάση είναι μια πρωτεΐνη που "ξετυλίγεται" διπλή έλικακατά την αντιγραφή.) Σε περίπτωση επιτυχούς επιδιόρθωσης, ο κυτταρικός κύκλος ξαναρχίζει, διαφορετικά το TP53 ενεργοποιεί τον μηχανισμό απόπτωσης.

Εικόνα 5. Αλληλεπίδραση πρωτεϊνών επιδιόρθωσης και έλεγχος κυτταρικού κύκλου.Ως απόκριση στη βλάβη του DNA, η κινάση του σημείου ελέγχου ενεργοποιεί έναν ογκοκατασταλτικό που προκαλεί διακοπή του κυτταρικού κύκλου και ενεργοποιεί την ελικάση και την ενδονουκλεάση, οι οποίες πραγματοποιούν επιδιόρθωση.

Ως αποτέλεσμα ενός γονιδίου SNP στο μόριο του πρωτεϊνικού προϊόντος του, ένα αμινοξύ μπορεί να αντικατασταθεί από ένα άλλο, γεγονός που οδηγεί σε αλλαγή στη διαμόρφωση, το μέγεθος, το φορτίο και άλλες ιδιότητες της πρωτεΐνης. Συχνά αυτές οι αλλαγές έχουν ως αποτέλεσμα αλλαγή στη δραστηριότητα (όπως στην περίπτωση του TP53, Σχ. 6) ή απώλεια λειτουργίας (όπως στην περίπτωση του CHEK2, Εικ. 7).

Εικόνα 6. Αυξημένη δραστηριότητα της ογκοκατασταλτικής πρωτεΐνης TP53 ως αποτέλεσμα του SNP του γονιδίου που κωδικοποιεί.Ο πολυμορφισμός Pro72Arg της πρωτεΐνης TP53 εντοπίζεται σε μια περιοχή πλούσια σε προλίνη υπεύθυνη για την αλληλεπίδραση με τον αναστολέα TP53. Ο αναστολέας συνδέεται με τη μορφή Pro πολύ πιο ισχυρά από τη μορφή Arg, επομένως το TP53/Arg72 ενεργοποιεί την απόπτωση πιο αποτελεσματικά από την αρχική μορφή.

Εικόνα 7. Απώλεια της λειτουργίας κινάσης από μια πρωτεΐνη ως αποτέλεσμα ενός SNP στο γονίδιο που κωδικοποιεί.Πολυμορφισμός του γονιδίου 1100delC CHEK2οδηγεί στην έκφραση μιας περικομμένης περιοχής κινάσης. Αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι η ενεργοποίηση της πρωτεΐνης ως απόκριση σε βλάβη του DNA καθίσταται αδύνατη (απαιτούνται 387 και 383 υπολείμματα θρεονίνης και το μήκος της μεταλλαγμένης πρωτεΐνης είναι μόνο 381 υπολείμματα λόγω της διαγραφής).

Με την τυχαία ταυτόχρονη παρουσία πολλών αλληλικών παραλλαγών των οποίων τα γονιδιακά προϊόντα εμπλέκονται στην εκτέλεση παρόμοιων λειτουργιών, μπορεί να προκληθεί διακοπή ολόκληρης της μεταβολικής οδού και του κυττάρου στο σύνολό του. Έτσι, ο πολυμορφισμός του γονιδίου Lys751Gln XPDδιαταράσσει τη σύνδεση με τον μεταγραφικό παράγοντα (TF) IIH, ο οποίος δρα στους πυρηνικούς υποδοχείς και ελέγχει την ενεργοποίηση των γονιδίων της ορμονικής απόκρισης, η οποία είναι απαραίτητη για τη φυσιολογική ανάπτυξη του πλακούντα. Ως αποτέλεσμα, το επίπεδο της hCG (ανθρώπινη χοριακή γοναδοτροπίνη) στον ορό του αίματος της μητέρας αυξάνεται και η λειτουργία του πλακούντα διαταράσσεται. Το SNP εισέρχεται στην πλούσια σε προλίνη περιοχή που απαιτείται για να επάγει πλήρως η πρωτεΐνη απόπτωση. Σε περίπτωση μη αποτελεσματικής εμφύτευσης του εμβρύου και εμφάνισης υποξίας, θα διαταραχθούν οι μηχανισμοί της απόπτωσης. Επιπλέον, το TP53 δεν θα είναι σε θέση να ενεργοποιήσει αποτελεσματικά τον ρυθμιστή LIF που είναι απαραίτητος για την εμφύτευση και την πρωτεΐνη p21, η οποία ενεργοποιεί τη διαδικασία ενδομητρίου ενδοδιπλασιασμού, καθώς και την hCG, η οποία εμπλέκεται στον πλακούντα διεγείροντας την αγγειακή ανάπτυξη.

Οι πολυμορφικές παραλλαγές των γονιδίων για το σύστημα επιδιόρθωσης και ελέγχου του κυτταρικού κύκλου παράγουν λιγότερο ενεργές πρωτεΐνες επιδιόρθωσης και ειδικές πρωτεϊνικές κινάσες, γεγονός που συμβάλλει σημαντικά στην ανάπτυξη της παθολογίας της εγκυμοσύνης λόγω της αποτυχίας του μηχανισμού διόρθωσης της βλάβης του DNA, της εμφάνισης της γονιδιωματικής αστάθειας και της πρόκλησης απόπτωσης σε μητρικά και εμβρυϊκά κύτταρα (εμβρυϊκά κύτταρα), που επιβεβαιώθηκε στη μελέτη μας.

Από την άλλη πλευρά του καλού και του κακού

Χαρακτηριστικά των φασμάτων των γενετικών πολυμορφισμών ανάλογα με γεωγραφικές συνθήκες, δίαιτες και Εθνικό υπόβαθροομιλώ περί αόρατο χέριΦΥΣΙΚΗ ΕΠΙΛΟΓΗ. Υπάρχουν μελέτες στις οποίες διαπιστώθηκε ότι η συχνότητα του αλληλόμορφου Pro του γονιδίου TP53 σχετίζεται στενά με το γεωγραφικό πλάτος και τη θερμοκρασία: είναι πολύ υψηλότερη στους πληθυσμούς του ισημερινού (Εικ. 8) .

Εικόνα 8. Προτεινόμενος μηχανισμός επιλογής για τον πολυμορφισμό του γονιδίου TP53.Υπό την επιρροή περισσότερων χαμηλές θερμοκρασίεςστον πληθυσμό επιλέγεται το αλληλόμορφο TP53 Arg72, αφού δίνει περισσότερα ενεργή μορφήΤο TP53, το οποίο αυξάνει τη δραστηριότητα των πρωτεϊνών SCO2 (που εμπλέκονται στη σύνθεση ATP) και του TIGAR (συμμετέχει στη ρύθμιση της γλυκόλυσης και στην προστασία από το οξειδωτικό στρες). Το αλληλόμορφο TP53 Arg72 εμπλέκεται στη ρύθμιση του μεταβολισμού και της εμφύτευσης του εμβρύου και στην αύξηση του επιπέδου φυσικής κατάστασης.

Αυτά τα γεγονότα παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον υπό το φως της ουδέτερης θεωρίας της μοριακής εξέλιξης (NTME), η οποία εξηγεί την προέλευση και την κατανομή των nSNV που σχετίζονται με την ασθένεια. Οι συγγραφείς μιας πρόσφατης μελέτης προτείνουν ότι οι περισσότερες από τις σχετιζόμενες με την ασθένεια παραλλαγές αλληλόμορφων σε σύγχρονους ανθρώπινους πληθυσμούς ήταν αρχικά ουδέτερες και μερικές από αυτές μπορεί να έχουν προσαρμοστική αξία (για παράδειγμα, η αντικατάσταση της γλουταμίνης με βαλίνη σε μια από τις αλυσίδες αιμοσφαιρίνης είναι η αιτία της δρεπανοκυτταρικής αναιμίας). Μέσα σε αυτή τη θεωρία, τα nSNV που σχετίζονται με το MFZ έχουν ίση ταχύτηταεξέλιξη με ουδέτερα nSNV. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι, σε αντίθεση με τα nSNV που οδηγούν στην ανάπτυξη μονογονιδιακών ασθενειών (για παράδειγμα, φαινυλκετονουρία), δεν επηρεάζονται από την επιλογή καθαρισμού που εξαλείφει τα άρρωστα άτομα. Αυτή η προσέγγιση εξηγεί καλά το γεγονός ότι ο πολυμορφισμός Asp148Glu του γονιδίου APEX1 που μελετάμε είναι αποκλειστικά ουδέτερος για τη λειτουργία της πρωτεΐνης - δεν χάνει τη δράση της ενδονουκλεάσης - ωστόσο, βρήκαμε μια σημαντική σχέση μεταξύ της παρουσίας αυτού του SNP στον γονότυπο της μητέρας ή του εμβρύου και αποβολή.

Έτσι, το LTME παρέχει στην κλινική γενετική μια ενημερωτική βάση για μια αντικειμενική αξιολόγηση των προσαρμοστικών γεγονότων στην ανθρώπινη ιστορία ως μία από τις κύριες αιτίες ανθρώπινων ασθενειών.

συμπέρασμα

Η ατομική συνεισφορά κάθε αιτίας στην εκδήλωση της νόσου μπορεί να είναι ασήμαντη και μόνο το άθροισμά τους να επαρκεί για την ανάπτυξη της νόσου. Γι' αυτό είναι πολύ δύσκολο να προσδιοριστεί ποιος παράγοντας χρησίμευσε ως σήμα για την ενεργοποίηση της παθογένεσης. Από την άποψη της ατομικής πρόγνωσης της υγείας και της αξιολόγησης του κινδύνου ΜΔ, κάθε προσωπικό γονιδίωμα παρέχει ολοκληρωμένες πληροφορίες σχετικά με τη μεταφορά αλληλόμορφων που σχετίζονται με κλινικούς φαινότυπους. Χαρακτηριστικό παράδειγμαΤο MFZ είναι αποβολή (NB). Η συχνότητα αποβολής τους πρώτους τρεις μήνες της εγκυμοσύνης μπορεί να φτάσει το 80%, και τουλάχιστον οι μισές από αυτές τις περιπτώσεις συμβαίνουν για άγνωστους λόγους.

Η ενσωμάτωση της γονιδιωματικής και της φαινομενικής στη βιολογία συστημάτων, που αναδύεται στο πρόσφατους χρόνουςισχυρά νέα εργαλεία για την περιγραφή και την ανάλυση της γενετικής ποικιλότητας - αλληλουχία ατομικού γονιδιώματος και ανάλυση SNP σε επίπεδο γονιδιώματος σε βιοσυστοιχίες, τα έργα HapMap και 1000 Genomes - προσφέρουν ελπίδα για ταχεία πρόοδο στην καταλογογράφηση της γενετικής ποικιλότητας που σχετίζεται με τον κίνδυνο ανάπτυξης κοινών ασθενειών. Αυτές οι πληροφορίες θα αυξήσουν την αποτελεσματικότητα της φαρμακευτικής θεραπείας και θα γεφυρώσουν το χάσμα μεταξύ των θεμελιωδών επιστημονική έρευνασε συστάσεις που βασίζονται σε στοιχεία στην εξατομικευμένη ιατρική.

Η μοριακή γενετική διάγνωση θα επιτρέψει στον γιατρό να το εξετάσει ατομικό πρόγραμματης ζωής ενός ανθρώπου, να δει τα χαρακτηριστικά του σώματός του, την προδιάθεση σε ορισμένες ασθένειες και την αντίσταση σε άλλες. Έτσι, η διάγνωση ασθενειών στο προσυμπτωματικό στάδιο ανάπτυξης θα επιτρέψει την έγκαιρη επαρκή πρόληψη της νόσου (για παράδειγμα, αποβολή ή σακχαρώδη διαβήτη) και θα συνταγογραφήσει ένα ατομικό θεραπευτικό σχήμα κατάλληλο για αυτόν τον συγκεκριμένο ασθενή.

Η ύπαρξη γονιδιακών πολυμορφισμών είναι αποτέλεσμα της δράσης μικροεξελικτικών παραγόντων και συμβάλλει στη γενετική ποικιλότητα του πληθυσμού, παρέχοντάς τους έτσι μια εκπληκτική ικανότητα να αλλάζουν σύμφωνα με την ατελείωτη μεταβλητότητα του γύρω κόσμου. Η μελέτη και η αναγνώριση γονιδιακών πολυμορφισμών που συμβάλλουν στην ανάπτυξη μιας συγκεκριμένης νόσου έχει άμεση προγνωστική αξία. Αυτή η προσέγγιση στη θεραπεία είναι που θα ελαχιστοποιήσει τις δυσμενείς επιπτώσεις των φαρμάκων, θα σώσει την υγεία και ακόμη και τη ζωή του ασθενούς.

Βιβλιογραφία

1. Πέρασε χίλια: η τρίτη φάση της ανθρώπινης γονιδιωματικής.
2. Gersting S.W., Kemter K.F., Staudigl M., Messing D.D., Danecka M.K., Lagler F.B., Sommerhoff C.P., Roscher A.A., Muntau A.C. (2008). Η απώλεια λειτουργίας στη φαινυλκετονουρία προκαλείται από εξασθενημένες μοριακές κινήσεις και διαμορφωτική αστάθεια. Είμαι. J. Hum. Genet. 83, 5–17; ;
3. Dudley J.T. Kim Y., Liu L., Markov G.J., Gerold K., Chen R., Butte A.J., Kumar S. (2012). Παραλλαγές ανθρώπινης γενετικής ασθένειας: Μια ουδέτερη εξελικτική εξήγηση. Genome Res. 22, 1383-1394; ;
4. Shcherbakov V.I. (2011). Απόπτωση στην τροφοβλάστη και ο ρόλος της στην παθολογία της εγκυμοσύνης. Advances in Modern Biology 131 (No. 2), 145–158; ;
5. Kutsyn K.A., Kovalenko K.A., Mashkina E.V., Shkurat T.P. (2013). Μοριακή γενετική ανάλυση πολυμορφισμών των γονιδίων του συστήματος επιδιόρθωσης και ελέγχου του κυτταρικού κύκλου σε γυναίκες με αποβολή. Σύγχρονα θέματαεπιστήμη και εκπαίδευση 1;
6. Shi H., Tan S.J., Zhong H., Hu W., Levine A., Xiao C.J., Peng Y., Qi X.B., Shou W.H., Ma R.L., Li Y., Su B., Lu X. (2009). .

ΔΙΑΛΕΞΗ #17

Ιατρική βιολογία και γενετική

Για φοιτητές του 1ου έτους

Θεραπευτικό, ιατροπροφυλακτικό και ιατροδιαγνωστικό

Σχολές

Θέμα: «ΠΛΗΘΥΣΜΟΣ – ΕΠΙΠΕΔΟ ΕΙΔΟΥΣ

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΖΩΗΣ.

ΓΕΝΕΤΙΚΟΣ ΠΟΛΥΜΟΡΦΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟΥ ΠΛΗΘΥΣΜΟΥ».

Χρόνος - 90 λεπτά.

Εκπαιδευτικοί και εκπαιδευτικοί στόχοι:

1. Να γνωρίζουν τα οικολογικά και γενετικά χαρακτηριστικά των πληθυσμών.

2. Να γνωρίσουν τα χαρακτηριστικά της πληθυσμιακής δομής της ανθρωπότητας.

3. Να αναφέρετε την επίδραση στοιχειωδών εξελικτικών παραγόντων στον ανθρώπινο πληθυσμό.

4. Εισαγωγή της συχνότητας των κληρονομικών ασθενειών στους ανθρώπινους πληθυσμούς.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ:

1. Bekish O.-Ya. ΜΕΓΑΛΟ. ιατρική βιολογία. Ένα μάθημα διαλέξεων για φοιτητές του μελιού. πανεπιστήμια. - Vitebsk, 2000 σελ. 296-309.

2. Βιολογία / Υπό την επιμέλεια του Β.Ν. Yarygina / 1ο βιβλίο - M .: Vsh, 1997. Με. 32-49.

3. O.-Ya. L. Bekish, L.A. Χραμτσόφ. Εργαστήριο για το μέλι. βιολογία. - Εκδ. "Λευκός άνεμος", 2000 - σελ. 135-141.

ΥΛΙΚΗ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗ

1. Παρουσίαση πολυμέσων.

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΧΡΟΝΟΥ ΜΕΛΕΤΗΣ

διαφάνεια 3

Τα είδη των ζωντανών οργανισμών αντιπροσωπεύονται από πληθυσμούς. Πληθυσμός - μια αρκετά μεγάλη συλλογή ατόμων του ίδιου είδους που κατοικούν για μεγάλο χρονικό διάστημα σε μια συγκεκριμένη περιοχή, εντός της οποίας πραγματοποιείται ελεύθερη διασταύρωση και η οποία είναι απομονωμένη από γειτονικούς πληθυσμούς ατόμων.

Ο πληθυσμός αντιπροσωπεύει την οικολογική, μορφοφυσιολογική και γενετική ενότητα των ατόμων του είδους. Στην εξελικτική διαδικασία, είναι μια αδιαίρετη μονάδα, δηλ. είναι μια ανεξάρτητη εξελικτική δομή. Ο πληθυσμός είναι η στοιχειώδης εξελικτική μονάδα.

Δεν εξελίσσονται άτομα, αλλά ομάδες ατόμων – πληθυσμών. Αυτή είναι η μικρότερη από τις ομάδες ικανές για ανεξάρτητη εξέλιξη. Οι πληθυσμοί χαρακτηρίζονται από οικολογικά και γενετικά χαρακτηριστικά.

διαφάνεια 4

Οικολογικό χαρακτηριστικό -το μέγεθος της κατεχόμενης περιοχής, η πυκνότητα, ο αριθμός των ατόμων, η ηλικία και σεξουαλική δομή, πληθυσμιακή δυναμική.

διαφάνεια 5

Γενετικό χαρακτηριστικό -γονιδιακή δεξαμενή πληθυσμού πλήρες σετπληθυσμιακά γονίδια). Η δεξαμενή γονιδίων περιγράφεται ως προς τη συχνότητα εμφάνισης αλληλικών παραλλαγών των γονιδίων ή τη συγκέντρωση.

διαφάνεια 6

Η γονιδιακή δεξαμενή ενός πληθυσμού χαρακτηρίζεται από:

1) Ενότητα . Η ενότητα της γονιδιακής δεξαμενής ενός πληθυσμού έγκειται στην επιθυμία του είδους, ως κλειστού συστήματος, να διατηρήσει την ομοιογένειά του ως προς τις κληρονομικές του ιδιότητες.

2) γενετικός πολυμορφισμός. Οι φυσικοί πληθυσμοί είναι ετερογενείς, είναι κορεσμένοι με μεταλλάξεις. Χωρίς πίεση εξωτερικοί παράγοντεςαυτή η ετερογένεια βρίσκεται σε μια ορισμένη ισορροπία.

3) Δυναμική ισορροπία γονιδίων .

Διαφάνεια 7

Ο πληθυσμός περιλαμβάνει άτομα με κυρίαρχα και υπολειπόμενα χαρακτηριστικά που δεν βρίσκονται υπό τον έλεγχο της φυσικής επιλογής. Ωστόσο, το κυρίαρχο αλληλόμορφο δεν αντικαθιστά το υπολειπόμενο. Το μοτίβο που ανακαλύφθηκε ονομάζεται Νόμος Hardy-Weinberg για τον ιδανικό πληθυσμό. Αυτός είναι ένας πληθυσμός με μεγάλοι αριθμοί, ελεύθερη διέλευση (πανμιξία), απουσία μεταλλάξεων, μεταναστεύσεις και φυσική επιλογή.

Σε έναν ιδανικό πληθυσμό, η αναλογία των γονοτύπων των κυρίαρχων ομοζυγώτων AA, ετεροζυγώτες Αχκαι υπολειπόμενοι ομοζυγώτες ααπαραμένει σταθερό:

Διαφάνεια 8

Αν η γονιδιακή συχνότητα ΑΛΛΑείναι ίσο με R και τη γονιδιακή συχνότητα έναείναι ίσο με q , τότε η συγκέντρωσή τους Ap + aq = 1.

Ο συνδυασμός γαμετών δίνει την κατανομή των γονότυπων σύμφωνα με τον τύπο:

♀ ♂	Ar (0,5)	aq (0,5)
Ar (0,5)	AA p 2 0,25	Aa pq 0,25
aq (0,5)	Aa pq 0,25	αα q 2 0,25

Τύπος του νόμου Hardy-Weinberg:

(Ar + aq)(Ar + aq) \u003d AA p 2 + 2Aa pq + aaq 2 \u003d (Ar + aq) 2 \u003d 1

Ποσότητες p 2, 2pq και q 2 -παραμένουν σταθερά, αυτό εξηγεί το γεγονός ότι τα άτομα με υπολειπόμενα χαρακτηριστικά διατηρούνται μαζί με τα κυρίαρχα. Η αναλογία ομο- και ετεροζυγώτων δεν αλλάζει με διαφορετικές επιλογέςαμοιβαίοι σταυροί:

Νόμος Hardy-Weinberg:

«Σε ένα μεγάλο πληθυσμό panmix, όπου δεν υπάρχει επιλογή, μεταλλάξεις, μεταναστεύσεις, υπάρχει σταθερότητα στην κατανομή ομο- και ετεροζυγώτων. Γνωρίζοντας τη συχνότητα του υπολειπόμενου γονιδίου, είναι δυνατό να προσδιοριστεί η συχνότητα του κυρίαρχου αλληλόμορφου με τον τύπο και αντίστροφα.

Διαφάνεια 9

Στην ανθρώπινη γενετική, ένας πληθυσμός είναι μια ομάδα ανθρώπων που καταλαμβάνουν μια συγκεκριμένη περιοχή και παντρεύονται ελεύθερα. Είναι μεγάλοι και μικροί σε αριθμό. Οι μεγάλοι ανθρώπινοι πληθυσμοί δεν αποτελούνται από μία αλλά από πολλές ανθρωπολογικές ομάδες, που διαφέρουν ως προς την προέλευση και διασκορπίζονται σε μεγάλες περιοχές. Τέτοιοι πληθυσμοί περιλαμβάνουν περισσότερα από 4 χιλιάδες άτομα. Ο ανθρώπινος πληθυσμός δεν είναι πανμίξ, αλλά αντιπροσωπεύει μια τεράστια συλλογή από πολυάριθμες κλειστές ομάδες.

Διαφάνεια 10

Οι εξελικτικοί παράγοντες που δρουν στους ανθρώπινους πληθυσμούς οδηγούν σε αλλαγή στη γονιδιακή δεξαμενή. Η επίδραση των στοιχειωδών εξελικτικών παραγόντων στην αλλαγή στη γονιδιακή δεξαμενή των ανθρώπινων πληθυσμών περιορίζεται σε δράση διαδικασία μετάλλαξης, μεταναστεύσεις, γενετική μετατόπιση, φυσική επιλογή.

διαφάνεια 11

διαδικασία μετάλλαξηςείναι ένας διαρκώς ενεργός στοιχειώδης εξελικτικός παράγοντας. Παρέχει μεταβλητότητα πληθυσμού για μεμονωμένα γονίδια. Οι μεταλλάξεις είναι το στοιχειώδες εξελικτικό υλικό. Η συχνότητα εμφάνισης μεμονωμένων αυθόρμητων μεταλλάξεων κυμαίνεται από 10 -4 - 10 -8 . Η πίεση της διαδικασίας μετάλλαξης καθορίζεται από τη μεταβολή της συχνότητας ενός αλληλόμορφου σε σχέση με ένα άλλο. Η διαδικασία μετάλλαξης διατηρεί συνεχώς την ετερογένεια του πληθυσμού, ωστόσο, ο αριθμός της κυριαρχίας των ετεροζυγωτών Αχπάνω από ομοζυγώτες αασημαντική, καθώς οι περισσότερες παθολογικές μεταλλάξεις είναι υπολειπόμενες. Θεωρώντας ένας μεγάλος αριθμός απόγονίδια στον άνθρωπο, θα πρέπει να υποτεθεί ότι έως και το 10% των γαμετών του φέρουν μεταλλαγμένα γονίδια. Οι κυρίαρχες μεταλλάξεις εμφανίζονται ήδη στην πρώτη γενιά και υποβάλλονται αμέσως στη φυσική επιλογή. Υπολειπόμενο - συσσωρεύονται, εμφανίζονται φαινοτυπικά μόνο στην ομόζυγη κατάσταση. Η συσσώρευση μεταλλαγμένων αλληλόμορφων δημιουργεί πληθυσμιακή ετερογένεια και προάγει τη συνδυαστική μεταβλητότητα. Μέσος βαθμόςη ετεροζυγωτία στους ανθρώπους είναι 6,7%, και γενικά στα σπονδυλωτά - 6,0%. Δεδομένου ότι ένα άτομο έχει περίπου 32.000 δομικά γονίδια, αυτό σημαίνει ότι κάθε άτομο είναι ετερόζυγο για περισσότερους από 2.000 τόπους. Ωστόσο, ο θεωρητικά δυνατός αριθμός διάφοροι τύποιγαμετές είναι 2 2150. Ένας τέτοιος αριθμός γαμετών δεν μπορεί να σχηματιστεί όχι μόνο σε μεμονωμένο άτομο, αλλά και για όλη την ανθρωπότητα για όλο το χρόνο της ύπαρξής της. Αυτή η τιμή είναι σημαντική περισσότερος αριθμόςπρωτόνια και νετρόνια στο σύμπαν.

Ο κορεσμός ενός πληθυσμού με υπολειπόμενα γονίδια μειώνει τη φυσική κατάσταση των ατόμων και καλείται γενετικό φορτίο. Η παρουσία γενετικού φορτίου στους ανθρώπινους πληθυσμούς εξηγείται από την εμφάνιση του 5% των απογόνων με γενετικά ελαττώματα.

διαφάνεια 12

Γονιδιακή μετατόπιση -Αυτές είναι διακυμάνσεις στις συχνότητες των γονιδίων σε έναν αριθμό γενεών, που προκαλούνται από τυχαίες αιτίες, όπως ένας μικρός αριθμός πληθυσμών. Η γενετική μετατόπιση είναι μια εντελώς τυχαία διαδικασία και ανήκει σε μια ειδική κατηγορία φαινομένων που ονομάζονται σφάλματα δειγματοληψίας. Γενικός κανόναςείναι αυτή η τιμή δειγματοληπτικά σφάλματαείναι μέσα αντίστροφη σχέσηαπό μεγέθη δειγμάτων. Σε σχέση με τους ζωντανούς οργανισμούς, αυτό σημαίνει ότι μικρότερος αριθμόςτων διασταυρούμενων ατόμων σε έναν πληθυσμό, τόσο περισσότερες αλλαγές λόγω γενετικής μετατόπισης θα υποστούν συχνότητες αλληλόμορφων.

Μια τυχαία αύξηση στη συχνότητα οποιασδήποτε μετάλλαξης οφείλεται συνήθως στην προνομιακή αναπαραγωγή σε μεμονωμένους πληθυσμούς. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται "προγονικό αποτέλεσμα" . Εμφανίζεται όταν πολλές οικογένειες δημιουργούν έναν νέο πληθυσμό σε μια νέα περιοχή. Υποστηρίζει υψηλός βαθμόςσυζυγική απομόνωση, η οποία συμβάλλει στη στερέωση ορισμένων αλληλόμορφων και στην εξάλειψη άλλων. Οι συνέπειες του «αποτελέσματος» είναι η άνιση κατανομή των κληρονομικών ασθενειών των ανθρώπινων πληθυσμών στη γη.

Τυχαίες αλλαγές στις συχνότητες αλληλόμορφων, παρόμοιες με αυτές που οφείλονται στο «φαινόμενο των προγόνων», συμβαίνουν επίσης εάν ένας πληθυσμός υποστεί απότομη μείωση της εξελικτικής διαδικασίας.

Η γονιδιακή μετατόπιση οδηγεί σε:

1) αλλαγή στη γενετική δομή των πληθυσμών: αύξηση της ομοζυγωτίας της γονιδιακής δεξαμενής.

2) μείωση της γενετικής μεταβλητότητας των πληθυσμών.

3) πληθυσμιακή απόκλιση.

διαφάνεια 13

Απομόνωση -πρόκειται για περιορισμό της ελευθερίας διέλευσης. Συμβάλλει στην απόκλιση - τη διαίρεση των πληθυσμών σε μεμονωμένες ομάδεςκαι αλλαγές στις συχνότητες του γονότυπου. Στους ανθρώπινους πληθυσμούς, η οικολογική και ηθολογική απομόνωση είναι πιο σημαντική. Περιλαμβάνει θρησκευτικούς, ηθικούς και ηθικούς περιορισμούς στους γάμους, την τάξη, τη φυλή, την ιδιοκτησία, τους επαγγελματικούς και άλλους. Η απομόνωση των πληθυσμών οδηγεί σε συγγενείς γάμους - αιμομιξία και γενετική μετατόπιση. Οι οικογενειακοί γάμοι είναι:

1) αιμομιξία (απαγορευμένη) - μεταξύ συγγενών πρώτου βαθμού.

2) συγγενική - μεταξύ συγγενών δεύτερου και τρίτου βαθμού.

Οδηγούν στην εκδήλωση υπολειπόμενων παθολογικών γονιδίων στην ομόζυγη κατάσταση, γεγονός που συμβάλλει στη θνησιμότητα.

Διαφάνεια 14

Επίδραση των συγγενικών γάμων στην Ιαπωνία σύμφωνα με τους W. J. Schull και J. V. Neel

διαφάνεια 15

Μετανάστευση ή γονιδιακή ροή -Πρόκειται για τη μετακίνηση ατόμων από τον έναν πληθυσμό στον άλλο και τη διασταύρωση μεταναστών με εκπροσώπους του τοπικού πληθυσμού. Η γονιδιακή ροή δεν αλλάζει τις συχνότητες των αλληλόμορφων στο είδος ως σύνολο, αλλά στους τοπικούς πληθυσμούς μπορεί να αλλάξουν εάν οι αρχικές συχνότητες αλληλόμορφων σε αυτά είναι διαφορετικές. Ακόμη και μια μικρή μετανάστευση, όπως μία στις χίλιες ανά γενιά, αρκεί για να αποτρέψει τη διαφοροποίηση σε πληθυσμούς μεσαίου μεγέθους.

διαφάνεια 16

ΦΥΣΙΚΗ ΕΠΙΛΟΓΗεκτελεί σε ανθρώπινους πληθυσμούς τη λειτουργία της σταθεροποίησης της γονιδιακής δεξαμενής, καθώς και της διατήρησης της κληρονομικής ποικιλομορφίας. Ο κύριος σκοπός της δράσης της φυσικής επιλογής είναι η διατήρηση ατόμων με χρήσιμα και θανάτου με επιβλαβή χαρακτηριστικά, καθώς και η διαφορική αναπαραγωγή (η συμβολή ενός ατόμου στη γονιδιακή δεξαμενή ενός πληθυσμού κατά την επιλεκτική αναπαραγωγή).

Η συχνότητα ορισμένων γονιδίων στον ανθρώπινο πληθυσμό αλλάζει υπό την επίδραση της επιλογής. Τα γεγονότα των αυθόρμητων αμβλώσεων και της περιγεννητικής θνησιμότητας στους ανθρώπους χρησιμεύουν ως επιβεβαίωση της δράσης επιλογής στους ανθρώπινους πληθυσμούς. Έτσι, περισσότερο από το 42% των αυτόματων αμβλώσεων συμβαίνουν λόγω της θανατηφόρας επίδρασης των χρωμοσωμικών ανωμαλιών. Οι χρωμοσωμικές ανωμαλίες προκαλούν αυθόρμητες αποβολές, οι οποίες φτάνουν το 70% κατά το πρώτο τρίμηνο της εγκυμοσύνης, το 30% το δεύτερο και το 4% το τρίτο. Η περιγεννητική θνησιμότητα στο 6,2% των περιπτώσεων οφείλεται σε χρωμοσωμική παθολογία. Μεταξύ των θνησιγενών γεννήσεων, το 6% έχει θανατηφόρες χρωμοσωμικές ανωμαλίες.

Η δράση της επιλογής διασφαλίζει την ικανότητα ενός οργανισμού να συμβάλλει στη γενετική σύνθεση της επόμενης γενιάς. Αυτό γίνεται με δύο τρόπους:

1) επιλογή για επιβίωση.

2) η χρήση γενετικών παραγόντων που επηρεάζουν την αναπαραγωγή.

Οι αλλαγές στις δεξαμενές γονιδίων των πληθυσμών συμβαίνουν πάντα υπό την επίδραση ενός πολύπλοκου συνόλου εξελικτικών παραγόντων. Η αναλογία πιέσεων επιλογής και μετάλλαξης είναι σημαντική. Εάν ένα δεδομένο αλληλόμορφο υποστηρίζεται από επιλογή, τότε οι φορείς αυτού του αλληλόμορφου, ως πιο προσαρμοσμένοι, χαρακτηρίζονται από προτιμησιακή αναπαραγωγή. Ως αποτέλεσμα, η επιλογή εξαναγκάζει όλα τα άλλα αλληλόμορφα. Η φυσική επιλογή στους ανθρώπινους πληθυσμούς δρα και στα δύο κατά ομοζυγώτες (κυρίαρχο και υπολειπόμενο) και ετεροζυγώτες.

Διαφάνεια 17

Διαφάνεια 18

Επίδραση στοιχειωδών εξελικτικών παραγόντων στη γενετική ποικιλότητα των πληθυσμών.

Διαφάνεια 19

Γενετικός πολυμορφισμός ανθρώπινων πληθυσμών.

Πολυμορφισμός (πολυμορφία) - οποιαδήποτε ποικιλία μορφών του ίδιου τύπου οργανισμών. Ο πολυμορφισμός είναι το πιο καθολικό φαινόμενο της ζωής. J.B.S. Ο Haldane αποκάλεσε τον άνθρωπο το πιο πολυμορφικό είδος στη Γη. Στον άνθρωπο, σχεδόν όλα τα σημάδια είναι πολυμορφικά (χρώμα ματιών, μαλλιά, σχήμα μύτης και κρανίου, ομάδα αίματος κ.λπ.). Ο πολυμορφισμός μπορεί να είναι το αποτέλεσμα τόσο της διακριτής μεταβλητότητας του ενδοπληθυσμού κληρονομικής φύσης, ή μπορεί να προσδιοριστεί από τον κανόνα αντίδρασης.

Διαφάνεια 20

Ο γενετικός πολυμορφισμός προκύπτει λόγω της στερέωσης διαφορετικών μεταλλάξεων σε έναν πληθυσμό. Ως εκ τούτου, ταξινομείται σε: γενετική, χρωμοσωμική και γονιδιωματική.

διαφάνεια 21

Γονιδιακός πολυμορφισμόςλόγω της παρουσίας δύο ή περισσότερων αλληλόμορφων. Για παράδειγμα, η ικανότητα των ανθρώπων να γεύονται φαινυλοθειουρία καθορίζεται από το κυρίαρχο αλληλόμορφο ( TT, Tt), υπολειπόμενοι ομοζυγώτες ( tt) δεν γίνεται αισθητό. Η κληρονομικότητα των ομάδων αίματος καθορίζεται από τρία αλληλόμορφα - Α, Β, Ο.Ο χρωμοσωμικός πολυμορφισμός σχετίζεται με χρωμοσωμικές εκτροπές και ο γονιδιωματικός πολυμορφισμός σχετίζεται με αλλαγές στα σύνολα των χρωμοσωμάτων στον καρυότυπο (ετεροπλοειδία).

διαφάνεια 22

Τα πολυμορφικά γενετικά συστήματα, από την υποτιθέμενη φύση τους, περιλαμβάνουν τρεις ομάδες πολυμορφισμών: παροδικός, ουδέτερος, ισορροπημένος.

διαφάνεια 23

Παροδικός πολυμορφισμόςλόγω αλλαγής στη γενετική σύνθεση του πληθυσμού στον εξεταζόμενο τόπο. Ένα νέο αλληλόμορφο υπό αλλαγμένες περιβαλλοντικές συνθήκες γίνεται πιο ωφέλιμο και αντικαθιστά το «αρχικό». Ένας τέτοιος πολυμορφισμός δεν μπορεί να είναι σταθερός γιατί, λόγω της φυσικής επιλογής, αργά ή γρήγορα το «αρχικό» αλληλόμορφο θα αντικατασταθεί από ένα νέο και ο πληθυσμός θα είναι μονόμορφος στο «νέο» αλληλόμορφο. Η ταχύτητα μιας τέτοιας διαδικασίας δεν μπορεί να παρατηρηθεί κατά τη διάρκεια της ζωής μιας γενιάς.

διαφάνεια 24

Στο ουδέτερος πολυμορφισμός λόγω τυχαίων στοχαστικών διεργασιών (γενετική μετατόπιση, ιδρυτικό φαινόμενο), εμφανίζεται μια τυχαία αλλαγή στις συχνότητες των αλληλόμορφων. Για παράδειγμα, η εμφάνιση διαφορών σε προσαρμοστικά-αδιάφορα χαρακτηριστικά (αναπτυγμένος ή ελεύθερος λοβός αυτιού). Οι αλλαγές στις συχνότητες των γονιδίων σύμφωνα με αυτά τα χαρακτηριστικά πραγματοποιούνται σύμφωνα με τον μηχανισμό της μετατόπισης των γονιδίων, ο οποίος εξηγεί τον ουδέτερο τύπο της εξέλιξής τους.

Διαφάνεια 25

Ισορροπημένος πολυμορφισμός -Είναι ένας πολυμορφισμός που οφείλεται σε μια πολύπλοκη ισορροπία μεταξύ επιλογής έναντι και των δύο ομοζυγώτων υπέρ ενός ετεροζυγώτου. Ο υπολειπόμενος γονότυπος εξαλείφεται πιο έντονα από τον κυρίαρχο. Οι διαφορές στον ρυθμό εξάλειψης αυτών των δύο γονότυπων διατηρούν μια σταθερή, σταθερή ύπαρξη ισορροπίας στον πληθυσμό και των δύο αλληλόμορφων με τη δική τους συχνότητα για το καθένα. Αυτό εξηγεί τη σταθερότητα ενός τέτοιου πολυμορφισμού. Τα συστήματα ισορροπημένου πολυμορφισμού που σχετίζονται με την επιλογή για ελονοσία - μη φυσιολογικές αιμοσφαιρίνες, θαλασσαιμία, ανεπάρκεια του ενζύμου ερυθροκυττάρων αφυδρογονάση γλυκόζη-6-φωσφορική - έχουν μελετηθεί πλήρως. Η σταθερότητα αυτών των πολυμορφισμών εξαφανίζεται λόγω της επιτυχίας της καταπολέμησης της ελονοσίας. Ο ισορροπημένος πολυμορφισμός μετατρέπεται σε παροδικό. Ωστόσο, για να μειωθούν οι γονιδιακές συχνότητες των εντελώς παθολογικών πλέον γονιδίων, αφού δεν υπάρχει ανάγκη προστασίας από την ελονοσία, πρέπει να περάσουν αρκετές δεκάδες γενιές.

Μεγάλος αριθμόςΤα επί του παρόντος ανακαλυφθέντα πολυμορφικά συστήματα σε ανθρώπους με σημαντικό αριθμό αλληλόμορφων οδηγούν στο γεγονός ότι σχεδόν κάθε άτομο έχει ένα μοναδικό σύνολο γονιδίων, το οποίο μας επιτρέπει να μιλάμε για τη βιοχημική και ανοσολογική ατομικότητα του ατόμου. Αυτό έχει μεγάλη σημασία στην ιατρική πρακτική, ειδικά στην ιατροδικαστική επιστήμη.

Τυπικά, η κληρονομική προδιάθεση είναι πολυπαραγοντικής φύσης και καθορίζεται από πολλά γονίδια με κυρίαρχη την επίδραση ενός ή περισσότερων γονιδίων. Για τη δημιουργία αυτών των γονιδίων, χρησιμοποιούνται βιοχημικές και ανοσολογικές μέθοδοι ανθρωπογενετικής. Επί του παρόντος, έχουν περιγραφεί περισσότεροι από 130 τόποι πολυμορφικών γονιδίων που κωδικοποιούν πολυμορφικές πρωτεΐνες. Πρόκειται για ενζυμικές πρωτεΐνες, αντιγόνα, πρωτεΐνες μεταφοράς κ.λπ. Υποστηρίζεται ότι περίπου το ένα τρίτο των ανθρώπινων δομικών γονιδίων θα πρέπει να έχει πολλαπλά αλληλόμορφα, δηλ. κωδικοποιούν πολυμορφικά μεταβολικά προϊόντα. Σε μια τόσο μεγάλη επιλογή για γενετικό ανασυνδυασμό βρίσκεται η πιθανότητα εμφάνισης ατόμων με δυσμενείς συνδυασμούς γονιδίων που καθορίζουν την κληρονομική προδιάθεση για ασθένειες. Λαμβάνοντας υπόψη τον γενετικό πολυμορφισμό, προκειμένου να προσδιοριστεί συγκεκριμένα ο γενετικός παράγοντας προδιάθεσης σε μια ασθένεια, συγκρίνεται η συχνότητα εμφάνισης ορισμένων πολυμορφικών πρωτεϊνών (αντιγόνων) σε μια δεδομένη ασθένεια και σε μια ομάδα ελέγχου υγιών ατόμων. Υπάρχουν πολυάριθμα δεδομένα για συσχετίσεις ασθενειών με ανοσολογικούς δείκτες - αντιγόνα ομάδων αίματος. AVO, συστήματα HLA, με απτοσφαιρίνες αίματος και με εκκριτικό. Ειδικότερα, η προδιάθεση των ατόμων με ομάδα 2 ( ΑΛΛΑ) αίμα σε καρκίνο στομάχου, παχέος εντέρου, ωοθηκών, τραχήλου της μήτρας, ρευματισμούς, στεφανιαία νόσο, θρομβοεμβολή κ.λπ. Άτομα με 1 ομάδα αίματος ( Ο) έχουν προδιάθεση για γαστρικά και δωδεκαδακτυλικά έλκη κ.λπ.

Γενετική ποικιλότητα ή γενετικός πολυμορφισμός είναι η ποικιλομορφία των πληθυσμών σύμφωνα με γνωρίσματα ή δείκτες γενετικής φύσης. Ένας από τους τύπους βιοποικιλότητας. Η γενετική ποικιλότητα είναι ένα σημαντικό συστατικό των γενετικών χαρακτηριστικών ενός πληθυσμού, μιας ομάδας πληθυσμών ή ενός είδους. Η γενετική ποικιλότητα, ανάλογα με την επιλογή των υπό εξέταση γενετικών δεικτών, χαρακτηρίζεται από διάφορες μετρήσιμες παραμέτρους:

1. Μέση ετεροζυγωτία.

2. Αριθμός αλληλόμορφων ανά τόπο.

3. Γενετική απόσταση (για την αξιολόγηση της γενετικής ποικιλότητας μεταξύ των πληθυσμών).

Ο πολυμορφισμός συμβαίνει:

Χρωμοσωμική;

Μετάβαση;

Ισορροπημένο.

Ο γενετικός πολυμορφισμός εμφανίζεται όταν ένα γονίδιο αντιπροσωπεύεται από περισσότερα από ένα αλληλόμορφα. Ένα παράδειγμα είναι τα συστήματα ομάδων αίματος.

Χρωμοσωμικός πολυμορφισμός - μεταξύ ατόμων υπάρχουν διαφορές στα μεμονωμένα χρωμοσώματα. Αυτό είναι αποτέλεσμα χρωμοσωμικών ανωμαλιών. Υπάρχουν διαφορές στις ετεροχρωματικές περιοχές. Εάν οι αλλαγές δεν έχουν παθολογικές συνέπειες - χρωμοσωμικό πολυμορφισμό, η φύση των μεταλλάξεων είναι ουδέτερη.

Ο μεταβατικός πολυμορφισμός είναι η αντικατάσταση σε έναν πληθυσμό ενός παλαιού αλληλόμορφου με ένα νέο που είναι πιο χρήσιμο υπό δεδομένες συνθήκες. Ένα άτομο έχει ένα γονίδιο απτοσφαιρίνης - Hp1f, Hp 2fs. Το παλιό αλληλόμορφο είναι Hp1f, το νέο είναι το Hp2fs. Ο Hp σχηματίζει σύμπλεγμα με την αιμοσφαιρίνη και προκαλεί συσσώρευση ερυθροκυττάρων στην οξεία φάση των ασθενειών.

Ισορροπημένος πολυμορφισμός - εμφανίζεται όταν κανένας από τους γονότυπους δεν ωφελεί και η φυσική επιλογή ευνοεί την ποικιλότητα.

Όλες οι μορφές πολυμορφισμού είναι πολύ διαδεδομένες στη φύση σε πληθυσμούς όλων των οργανισμών. Σε πληθυσμούς σεξουαλικά αναπαραγόμενους οργανισμούς, υπάρχει πάντα πολυμορφισμός.

Τα ασπόνδυλα είναι πιο πολυμορφικά από τα σπονδυλωτά. Όσο πιο πολυμορφικός είναι ο πληθυσμός, τόσο πιο εξελικτικά πλαστικός είναι. Σε έναν πληθυσμό, τα μεγάλα αποθέματα αλληλόμορφων δεν έχουν μέγιστη φυσική κατάσταση σε ένα δεδομένο μέρος σε μια δεδομένη στιγμή. Αυτά τα αποθέματα εμφανίζονται σε μικρούς αριθμούς και είναι ετερόζυγα. Μετά από αλλαγές στις συνθήκες ύπαρξης, μπορούν να γίνουν χρήσιμα και να αρχίσουν να συσσωρεύονται - μεταβατικός πολυμορφισμός. Τα μεγάλα γενετικά αποθέματα βοηθούν τους πληθυσμούς να ανταποκρίνονται στο περιβάλλον τους. Ένας από τους μηχανισμούς που διατηρούν την ποικιλομορφία είναι η υπεροχή των ετεροζυγωτών. Με πλήρη κυριαρχία, δεν υπάρχει εκδήλωση, με ελλιπή κυριαρχία, παρατηρείται ετερότητα. Σε έναν πληθυσμό, η επιλογή διατηρεί μια γενετικά ασταθή ετερόζυγη δομή και ένας τέτοιος πληθυσμός περιέχει 3 τύπους ατόμων (ΑΑ, Αα, αα). Ως αποτέλεσμα της φυσικής επιλογής, επέρχεται γενετικός θάνατος, ο οποίος μειώνει το αναπαραγωγικό δυναμικό του πληθυσμού. Ο πληθυσμός μειώνεται. Επομένως, ο γενετικός θάνατος επιβαρύνει τον πληθυσμό. Ονομάζεται επίσης γενετικό φορτίο.

Γενετικό φορτίο - μέρος της κληρονομικής μεταβλητότητας του πληθυσμού, που καθορίζει την εμφάνιση λιγότερο προσαρμοσμένων ατόμων που υφίστανται επιλεκτικό θάνατο ως αποτέλεσμα φυσικής επιλογής.

Υπάρχουν 3 είδη γενετικού φορτίου.

1. Μεταλλακτική.

2. Διαχωρισμός.

3. Αντικατάσταση.

Κάθε είδος γενετικού φορτίου συσχετίζεται με ένα συγκεκριμένο είδος φυσικής επιλογής.

Το γενετικό φορτίο μετάλλαξης είναι μια παρενέργεια της διαδικασίας μετάλλαξης. Η σταθεροποίηση της φυσικής επιλογής αφαιρεί επιβλαβείς μεταλλάξεις από έναν πληθυσμό.

Γενετικό φορτίο διαχωρισμού - χαρακτηριστικό πληθυσμών που χρησιμοποιούν το πλεονέκτημα των ετεροζυγωτών. Τα πιο αδύναμα προσαρμοσμένα ομόζυγα άτομα αφαιρούνται. Εάν και οι δύο ομοζυγώτες είναι θανατηφόροι, οι μισοί απόγονοι πεθαίνουν.

Γενετικό φορτίο υποκατάστασης - το παλιό αλληλόμορφο αντικαθίσταται από ένα νέο. Αντιστοιχεί στην κινητήρια μορφή της φυσικής επιλογής και του μεταβατικού πολυμορφισμού.

Ο γενετικός πολυμορφισμός δημιουργεί όλες τις προϋποθέσεις για συνεχή εξέλιξη. Όταν ένας νέος παράγοντας εμφανίζεται στο περιβάλλον, ο πληθυσμός είναι σε θέση να προσαρμοστεί στις νέες συνθήκες. Για παράδειγμα, αντοχή στα έντομα σε διάφορους τύπους εντομοκτόνων.