Анализ сцепления высокополиморфных локусов генома с наследственными заболеваниями: врожденной катарактой и ладонно-подошвенным гиперкератозом Коровайцева, Галина Ивановна

Введение к работе

Актуальность пробремы. Метод генетического анализа основан на использовании генетических маркеров. В качестве таких маркеров могут выступать особенности организма, обладающие рядом определенных свойств. Они должны устойчиво наследоваться и сохраняться в ряду поколений, а также поддаваться количественной или качественной регистрации. Кроме того, при молекулярно-генетических исследованиях выбранные маркеры должны служить индивидуальными характеристиками конкретных участков генома (в том числе и отдельных генетических локусов).

Выделение в геноме нестабильных, гипервариабельных локусов и развитие методов их идентификации привели к созданию маркерных систем и их использованию при популяционных и генеалогических исследованиях (Bell et al., 1982, Chakraborty, 1991, Cooper et al., 1985, Orita et al., 1990). Наследование полиморфных вариантов геномных локусов как простых менделевских кодоминантных признаков и их возможное сцепление с дефектными генами при различных наследственных заболеваниях предоставили широкие возможности для картирования генов различных заболеваний (Davies et al., 19,83, Eiberg et al., 1988).

Относительная простота выявления структурного полиморфизма гомологичных локусов генома позволяет проводить анализ большого числа индивидов одновременно. Это значительно облегчает изучение обширных родословных и позволяет получить статистически значимые результаты анализа сцепления маркерного локуса и гена заболевания.

Картирование генов наследственных заболеваний человека, благодаря использованию универсального принципа генетического маркирования, проводится в настоящее время довольно эффективно. Исследования подобного рода весьма актуальны как в аспекте решения проблем медицинской генетики, так и в аспекте построения полной карты генома человека (Международная научная программа Human Geno me Organization [HUGO]). Картирование гена наследственного заболевания является первым этапом на пути выявления первичного биохимического дефекта, приводящего к развитию наследственного заболевания. Поэтому результаты этих исследований часто позволяют разработать способы профилактики, лечения и диагностики данного заболевания. Согласно HUGO, приоритет в изучении тонкой структуры генома человека отдается тем участкам хромосом, где уже картированы гены, мутации которых приводят к тяжелым наследственным дефектам.

Катаракта является одной из наиболее распространенных врох

денных патологий органа зрения- От 13 до 45% случаев слепоты и 11Ж лсех случаев уменьшения остроты зрения объясняются этим наследственным заболеванием (Хватова, 19*71). Учитывая высокий уровень генетической гетерогенности врожденных катаракт, любые новые сведения о какой-либо из форм заболевания являются важными.

Типичная картина поражения при кератозах представляет собой в норную очерэдь косметический дефект. Однако при генерализованных формах патологический процесс распространнен почти по всему телу или захватывает большие участки кожного покрова. Кроме того₀ помимо основных клинических проявлений кератозы могут сопровождаться дополнительными неприятными или болезненными эффектами: появлением глубоких трещин по складкам кожи, шелушением коки, отечностью и покраснением кожи на суставных поверхностях и т.д. Поэтому,, хотя данное заболевание и не носит угрожающего характера для жизни человека, оно является достаточно серьезным.

Исходя из чсего выше изложенного проблема локализации генов данных наследственных заболеваний представляется нам заслуживаазщей внимания.

Цель и задачи исследования. Целью данной работы явилось проведение анализа сцепления генов врожденной катаракты и ладонно-подошвенного гиперкератоза с .высокополиморфными локусами генома.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

1. Проверка истинности биологического отцовства и материнства для всех членов полных ядерных семей родословных, отягощенных врожденной катарактой и ладонно-подошвенным гиперкератозом с помощью полиморфных локусспецифичных "Ш-маркеров.

2. Выявление возможной генетической гетерогенности морфологически сходных форм врожденных катаракт.

3. шализ сцепления генов изучаемой формы врожденной катаракты и
ладонно-подошвенного гиперкератоза с высокополиморфными VWTR- и
микросателлитными маркерами: 1) из областей картирования генов„
первичный биохимический дефект которых может привести tf возник
новению изучаемых наследственных заболеваний; 2) со случайной
локализацией в геноме.

4. Определение потенциальной области хромосомной локализации г>нов ладонно-подошвенного гиперкератоза и врожденной катаракты в случае обнаружения сцепления между исследуемыми генвми и маркерными локусами.

5. Генотипированме индивидов обеих родословных.

Научная новизна. Нами впервые проведен анализ сцепления врожденной полиморфной катаракты в туркменском изоляте "Нохурли".

Врожденные аутосомно-дрминантные катаракты обладают высоким уровнем генетической гетерогенности дефектов, лежащих в основе за болевания. В каталоге наследственных заболеваний Mckusick A.V. представлешю более десяти различных клинических форм доминантно наследуемых катаракт (lickusiok, 1990). Однако неясно, есть .чи строгое соответствие числа клинических форм числу генов, вызывающих катаракту. 3 нашей работе представлены результаты, демонстрирующие наличие генетической гетерогенности клинически сходных зокулярных форм катаракт в различных популяциях.

В результате проведенных исследований наш впервые были полу '7ЄНН .ценные, иеклачагдпс текрлизецию гена изучаемой формы врожденной катаракты в ряде геномных локусов.

Несмотря на появившиеся в литературе данные о локализации генов ряда дерматозов, до последнего времени ни один из генов тилоза картирован не был. При изучении семей, отягощенных ладонно- подошвенным гиперкератозом (ЛИГ), или тилозом, наїли впервые было установлено сцепление гена данного заболевания с маркером 17-ой хромосомы и определена область потенциальной хромосомной локализации ЛИГ-гена: I7q1l.2-qia.

Научно-практическое значение. Выявление сцепления гена тилоза с маркером из области длинного плеча 17-ой хромосомы облегчает дальнейшую работу по определению точной локализации ЛИГ-гена, ограничивая тем самым круг возможных генов-кандидатов данного з г. ^о-левания.

Дальнейшее изучение генетического дефекта, лежащего в основе врожденной полиморфной катаракты, также может быть ускорено благодаря исключению ряда локусов генома. Кроме того, на основании полученных данных оказалось возможным расширить представления генетической гетерогенности доминантно наследуемых катаракт.Это может иметь важное значение при разработке методов лечения и диагностики данного наследственного заболевания.

Положения, выдвигаемые на защиту.

1. Ген ладошю-подошвенного гиперкератоза (тилоза) сцеплен с маркером 17-ой хромосомы (значение lod=4,65 при 6=0,05).

2. Установлена область потенциальной локализации гена ладошю-.ю-дошвенного гиперкератоза (тилоза): I7qii.2-qi2.

3. Исключена локализация гена врождённой полиморфной катаракты из популяции "Нохурли" в локусах ряда хромосом.

4. Выявлена генетическая гетерогенность врожденных аутосомных доминантных зонулярных форм катаракт, характеризующихся сходством морфологических проявлений, в различных популяциях.

5. Мутации в гипервариабельных районах ДНК иогут быть выявлены с помощью локусспецифичных ДНК-ыаркеров, имеющих высокий уровень популяционного полиморфизма (степень гетерозиготности - более 90%).

6. Локусспецифичные марке; . ДНК с уровнем гетерозиготности более 80 могут Сыть использованы для реконструкции семей в родословных (исключения случайных индивидов, включение в анализ сцепления которых может привести к ошибкам).

Апробация.

Результаты исследования были представлены на Первой международной конференции по ДНК-фингерпринтингу (Берн, 1990 г.), на 3-ей конференции "Геном человека" в 1993 году в г.Черноголовка, на мек-лабораторном семинаре Института клинической Психиатрии НЦПЗ РАМН (1996 г.)

Структура и объем работы.