Основной источник: сайт - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
В США вновь погиб ребенок из России. Источник: Известия 1 175.01kb.
Законы как источник конституционного права РФ конституция РФ основной... 1 100.66kb.
«Вода основной источник жизни на Земле» Карпенко Надежда 1 98.68kb.
Наименование вакансии (основной преподаваемый предмет) 1 123.04kb.
Гости на собственной родине. Источник: нтв американская жестокость. 1 135.16kb.
Сайт Музеев Московского Кремля как инструмент работы с партнерами 1 36.96kb.
Приложение к уроку 1 Ответы для проверки знаний по номенклатуре 1 24.34kb.
Структура вакуума решает проблемы Астрофизики и Физики 1 51.15kb.
Дипломных работ по курсу «Конституционное право Республики Беларусь» 1 109.38kb.
Конкурс для приемных семей. Источник: риа самара Всероссийская Школа... 1 196.54kb.
Шаг 1 – зайдите на web-сайт 1 27.96kb.
Медицинская генетика представляет собой область знаний о наследственности... 8 1640.94kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

Основной источник: сайт - страница №3/3

- конденсация гетерохроматина в интерфазе ( Goto, Monk, 1998 );

- поздняя репликация в S фазе деления клетки ( Takagi, Oshimura 1973 );

- метилирование цитозина CpG динуклеотидов в 5'-положении в Х-сцепленных генах ( Monk, 1986 );

- 5) гипоацетилирование гистона Н4 ( Jeppesen, Turner, 1993 );

- 6) экспрессия гена XIST (X-inactive specific transcript) на инактивированной хромосоме ( Brown et al., 1991 ).

Фактически, селективность процесса Х-инактивации можно представить как случайный выбор инактивации одной из 2-х родительских хромосом X. Наблюдения X-инактивации при анеуплоидиях хромосомы X (т.е. 47,XXX ; 48,ХХХХ ; 48,XXYY ; 49,ХХХХХ ) показывают, что лишь одна из X хромосом всегда активна, тогда как остальные - неактивны. В клетках с тетраплоидным набором аутосом и четырьмя хромосомами X обнаруживают две активные и неактивные хромосомы X ( Goto, Monk, 1998 ).

Инактивации

Х-инактивацию принято считать трехстадийным процессом, состоящим из инициации, распространения и стабилизации инактивации ( Heard et al., 1997 ).

Инициация происходит за счет уникального локуса на хромосоме X - центра X-инактивации (X-inactivation center - Xic ), который необходим для того, чтобы хромосома X в цис-конфигурации инактивировалась ( Russel, 1963 ). В Xic закодирована сложная программа, координирующая процесс Х-инактиации в ходе половой дифференцировки и развития эмбриона. Подтверждение существования Xic было доказано с помощью изучения транслокаций с участием хромосомы X и аутосом. Хромосома X, лишенная определенного сегмента (мнимого Xic), не подвергается процессу инактивации ( Rastan, 1983 ). После инициирования процесс инактивации распространяется от Xic в двух направлениях по длине хромосомы X ( Heard et al., 1997 ).

Наличие стадии распространения было доказано с помощью изучения трансгенных животных. Некоторые Х-сцепленные гены (гены, интегрированные в хромосому X) неактивны на инактивированной хромосоме, тогда как другие неподвержены инактивации ( Tarn et al., 1994 ). Предполагается, что инактивация трансгенов тканеспецифична. Например, ген альфа-фетопротеина инактивирован в соматических клетках, но в клетках желточного мешка остается активным ( Krumlauf et al., 1986 ). Также имеются данные о том, что инактивация не является свойством непосредственно генов хромосомы X (X-сцепленные гены, интегрированные на аутосомы, также экспрсссируются) ( McBurney et al.,1994 ).

Некоторые гены хромосомы X, в основном, гомологичные аутосомным и генам хромосомы Y, неподвержены Х-инактивации ( Disteche, 1995 ). Вопрос о том, за счет каких биохимических механизмов некоторые гены неподвержены процессу инактивации, остается открытым. Тем не менее, этот феномен указывает на то, что распространение X-инактивации может закончиться, а затем продолжиться в другом участке хромосомы, следовательно, можно предположить о существовании некого локального контроля инактивации ( Plath et al., 2002 ).

Стабилизация процесса инактивации может включать в себя такие механизмы, как изменения структуры или транскрипции гена Xist ; некоторые функции Xist РНК; метилирование ДНК; гипоацетилирование гистона Н4; гетерохроматинизация, поздняя репликация в S фазе; компартментализация (изолированность) ядер ( Brockdorff, 2002 ).

Также на процесс Х-инактивации влияет еще один локус, контролирующий хромосому X (X-chromosome controlling element - Хсе ) у мышей ( Cattanach, Willams, 1972 ). Этот локус находится в Xic, но отдельно от ist, и влияет на селективность X-инактивации ( Simmler et al., 1993 ). В настоящее время различают три аллеля Хсе локуса: Хсеа, Хсеb, Хсес ( Cattanach, Willams, 1972 ). В гетерозиготах Хсеа/Хсев и Хсев/ Хсес с наибольшей вероятностью будет инактивирована хромосома X с локусом Хсеа и Хсев, соответственно. В гетерозиготах Хсеа/Хсес наиболее вероятна неслучайная инактивация (сдвиг инактивации). Следовательно, относительная активность Хсе увеличивается в соответствующем ряду: от Хсеа через Хсев к Хсес. Имеются данные о существовании локуса Xced, который характеризуется как наиболее активный. Следует также отметить, что сила Хсе зависит от степени экспрессии гена Xist неактивной хромосомы ( Brockdorff et al., 1992 ).

Хромосома X: инактивация, зависимость от клеточного цикла

На ранних стадиях эмбриогенеза женских особей плацентарных млекопитающих обе хромосомы X из сперматозоидов и яйцеклетки активны. Асинхронная репликация одной из хромосом X во время клеточного цикла (один из ранних признаков процесса X-инактивации) наблюдается на стадии образования бластоцита (3,5-4,5 дня после зачатия) в клетках трофектодермального происхождения. Наличие двух активных хромосом X на самых ранних стадиях развития эмбриона было доказано биохимическими исследованиями Х-сцепленных генов ( G6PD , HPRT , альфа-галактозидазы ) ( Rossant, Pedersen, 1986 ). Количественный анализ аллель-специфичной РНК с использованием метода SNuPE (Single Nucleotide Primer Extension) позволил проводить непосредственное измерение уровня транскриптов. Транскрипты, полученные от каждой хромосомы, выявляли из 2-х клеточных стадий развития до образования бластоцита. Наличие двух активных хромосом X на самых ранних стадиях эмбрионального развития, как предполагается, допустимо, поскольку необходима экспрессия небольшого количества генов хромосомы X на этих стадиях. На более поздних стадиях развития появляется необходимость компенсации дозы генов, в связи с тем, что происходит транскрипция большого количества или исключительно чувствительных к компенсации экспрессии генов ( Heard et. al 1997 ). Однако, показано, что в линии мышей с хромосомами X, которые не могут быть инактивированы (без гена Xist ), наличие двух активных хромосом летально с 10-ого дня после зачатия ( Takagi, Abe, 1990 ).

Имеются данные о том, что Х-инактивация совпадает по времени с клеточной дифференциацией ( Monk, Harper, 1979 ). На ранних стадиях эмбриогенеза отцовская хромосома X инактивирована, затем происходит реактивация некоторых отцовских и инактивация материнских хромосом X, вследствие чего Х-инактивация становится случайной; у мышей, по- видимому, это зависит от особенности локуса Хсе ( West et al., 1977 ).

Исходя из биохимических исследований ( Monk, Harper, 1979 ), можно предположить, что Х-инактивация завершается во всех клетках самки мыши в начале гаструляции (6 дней после зачатия). Высказано предположение о том, что время Х-инактивации в разных тканях эмбриона не совпадает ( Tarn et al., 1994 ). Снижение активности бета-галактозидазы позволяет определить Х-инактивацию в неповрежденных клетках эмбриона, в некоторых клетках повышенная активность бета-галактозидазы сохраняется до 10-ого дня после оплодотворения. Тем не менее, применяя другие методы определения Х-инактивации, существенного тканеспецифичного различия в эмбриональных тканях во времени X-инактивации не обнаружено ( Lebon et al., 1995 ). Этот факт объясняется предположением о том, что ген бета-галактозидазы имеет собственные особенности экспрессии ( Heard et. al 1997 ).

Особенности инактивации хромосомы X в эмбриогенезе малоизученны. Практически все исследования в этой области были проведены на мышах. Несмотря на то, что мыши являются наиболее подходящей моделью для изучения как Х-инактивации, так и большинства Х-сцепленных болезней (на хромосоме X мышей находится большое количество идентичных Х-сцепленных генов чeлoвeкa)( Boyd et al., 2000 ), вполне возможно предположить, что Х-инактивация в эмбриогенезе человека имеет собственные особенности. Тем не менее, в большинстве обзоров ( Heard et al., 1997 ; Goto, Monk, 1998 ; Plath et al., 2002 ) утверждается, что данная модель является информативной для выяснения особенностей процесса Х-инактивации у человека. Таким образом, принято считать, что Х-инактивация у мышей в значительной степени соответствует данному феномену у человека.

В половых клетках человека неактивная хромосома X реактивируется в начале мейоза, приблизительно на 12-14 день после зачатия ( Rossant, Pedersen, 1986 ). Было высказано предположение о том, что реактивация связана со свойствами эухроматина, активное состояние которого наблюдается при спаривании хромосом в мейозе. Биохимические основы обратимости Х-инактивации в ходе созревания половых клеток неизвестны. Реактивированная хромосома X остается активной в ооцитах, затем при овуляции и фертилизации до повторной инактивации при преимплантационном развитии ( Heard et al., 1997 ).

Хромосома X: особенности инактивации

В женских половых клетках Х-инактивация случайная (50:50) и, как было показано с помощью исследования мозаичной экспрессии генов хромосомы X в клетке, после того, как произошла Х-инактивация, соматические и половые клетки имеют подобные характеристики инактивации хромосомы X ( McMahon et al., 1983 ). В половых клетках мужского кариотипа единственная хромосома X становится конденсированной и транскрипционно неактивной перед самым началом мейоза. Она реплицируется позднее в S фазе и спаривается с хромосомой Y , которая также становится транскрипционно неактивной на этой стадии, и образует микроскопическую, видимую гоносомную везикулу ( Monk et al., 1987 ). Инактивация единственной хромосомы X во время мейоза может предотвращать инициацию различных повреждений в ходе рекомбинации, которые могут происходить за счет того, что на данной хромосоме X присутствуют неспаренные участки ( Jablonka, Lamb, 1988 ). Хромосома X остается неактивной в мейотических сперматоцитах, постмейотических сперматидах и сперматозоидах. Она реактивируется в клетках эмбриона немного позже фертилизации яйцеклетки. Однако, благодаря открытию того, что некоторые гены хромосомы X демонстрируют постмейотическую транскрипцию в сперматидах, было выдвинуто предположение о том, что обратная регуляция хромосомы X ограничивается непосредственно периодом мейоза, так же как и для хромосомы Y ( Hendriksen et al., 1995 ).

Х-инактивация в соматических клетках мочеполовой системы у трансгенных самцов мышей (LacZ Х-сцепленных) на 10,5-11,5 день после зачатия играет важную роль в определении пола ( Jamieson et al., 1997 ). По-видимому, этот процесс определяет пол и связан с геном SRY , определяющим мужской фенотип ( Heard et al., 1997 ).

Основная сложность изучения Х-инактивации эмбриональных клеток на пери-имплантационной стадии, когда происходит инактивация хромосомы X, связана с исключительно маленьким размером эмбриона и ограниченным количеством доступного материала для исследования. Такие модели in vitro, как эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) и эмбриональные раковые клетки (ЭРК) являются альтернативой для подобных исследований. В ЭСК и некоторых ЭРК с двумя неповрежденными хромосомами X обе хромосомы X активны до тех пор, пока клетки находятся в полипотентном состоянии, но в дальнейшем, в ходе дифференциации, происходит инактивация хромосомы X ( Rastan, Robertson, 1985).

Синдром Ретта: перспективы в изучении заболевания

Несмотря на наличие большого количества публикаций, освещающих различные аспекты синдрома Ретта (RTT), исследования в области молекулярной и клинической генетики RTT не потеряли своей актуальности. Это связано преимущественно с тем, что RTT включает в себя исключительное разнообразие симптомов и, несмотря на то, что в 1988г были разработаны обязательные критерии для диагностики болезни, определение RTT у детей с соответствующей клинической картиной остается крайне сложным. Таким образом, одной из основных проблем при изучении RTT является диагностика, особенно в доклиническом и пренатальном периоде, с учетом существования таких надежных методов диагностики RTT, как определение мутаций в гене МЕСР2 с помощью секвенирования ( Amir et al., 1999 ), поиск делеций с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии и последующего определения мутаций ( Buyse et al., 2000 ), а также определение типа поздней репликации хромосомы X с помощью цитогенетических или молекулярно-цитогенетических методов ( Vorsanova et al., 1996 ; Vorsanova et al., 2001а ).

Другой сложностью при изучении мутаций гена МЕСР2 при RTT является необходимость определения патогенности новых перестроек последовательности гена. В связи с чем, мутациями, достоверно приводящими к RTT, могут считаться лишь рекуррентные мутации, а также нонсенс-мутации в начале кодирующей последовательности и крупные делеции в кодирующей области МЕСР2 ( Miltenberger-Miltenyi, Laccone, 2003 ).

Помимо этого, особенностью RTT является то, что мутации гена МЕСР2 - гена-регулятора транскрипции ( Nan et al., 1997 ) выявляются у 70-90% больных с RTT ( Shahbazian, Zoghbi, 2001 ). Таким образом, можно считать, что молекулярно-генетические механизмы, приводящие к RTT, до конца не изучены. В частности, не известны гены, находящиеся под контролем белка МеСР2 , в то время как эти гены, нарушение в регуляции транскрипции которых приводит к RTT, могут объяснить патогенез заболевания. В связи с этим, можно определить одно из направлений в дальнейшем изучении RTT, как поиск генов, регулируемых МЕСР2 . Подобные исследования затрудняются тем, что RTT носит преимущественно спорадический характер, а семейные случаи RTT, где мутации гена МЕСР2 обнаруживаются с частотой 50%, составляют лишь 1% от всех описанных случаев болезни ( Shahbazian, Zoghbi, 2001 ). Другой сложностью является то, что картирование генов, ответственных за RTT без мутаций гена МЕСР2, с помощью стандартных методов определенных результатов не дало ( Villard et al., 2001 ). Анализ экспрессии гена МЕСР2 также не выявил генов-мишеней. Это, скорее всего, связано с тем, что подобных исследований проведено не так много и основной их целью являлось изучение влияния экспрессии гена МЕСР2 на функции нейронов, а также анализ фенотипических последствий, вызванных мутациями гена МЕСР2.

Наличие мутаций гена МЕСР2 не является полностью достоверным критерием для дифференциальной диагностики RTT, несмотря на то, что спектр мутаций гена МЕСР2 у детей с RTT практически полностью охарактеризован.

Исследование корреляций генотип-фенотип как в зависимости от положения и типа мутации гена МЕСР2, так и от особенностей Х-инактивации также имеет ряд сложностей. В основном, это связано с несовершенством систем оценок тяжести фенотипа и гетерогенностью клинической картины RTT и актуальность исследования корреляций генотип-фенотип с учетом особенностей X-инактивации при RTT очевидна.

При изучении молекулярных механизмов RTT необходимо иметь данные об удельном весе лиц с неравной Х-инактивацией среди больных RTT. Неравная X-инактивация среди больных RTT и их матерей может определить влияние гена МЕСР2 на процесс Х-инактивации, что в свою очередь, будет способствовать выявлению генов, в регуляции транскрипции которых участвует белок МеСР2 , влияющих на работу центральной нервной системы . В связи с чем, важной проблемой является вопрос о тканеспецифичности Х-инактивации и особенностях данного феномена в нейронах головного мозга . Другой проблемой изучения Х-инактивации при RTT является необходимость определения числа индивидуумов с неравной инактивацией хромосомы X в группе здоровых детей. Поскольку определенных данных о повышенной или пониженной частоте детей с RTT и их матерей нет, имеется необходимость дополнительных исследований в данной области.

Следует также отметить, что при предварительном изучении больных с нервно-психическими болезнями обнаружен достоверный низкопроцентный мозаицизм (1-4%) по анеуплоидиям хромосомы X и хромосомы 18 в нейронах головного мозга . В связи с чем исследование анеуплоидии в нейронах головного мозга больных с RTT может считаться одним из направлений в изучении RTT ( Yurov et al., 2001 ).

В настоящее время ряд ученых выдвигают гипотезу о возможности лечения RTT, базируясь, в основном, на том, что мутированный ген МЕСР2 можно инактивировать с помощью различных экзогенных факторов. Тем не менее, данное утверждение находится на уровне гипотезы. Следовательно, исследование феномена инактивации хромосомы X представляется крайне важным в свете данной проблемы. Поиск способов коррекции RTT может быть определен как одно из основных направлений исследований RTT в ближайшем будущем.

Таким образом, исходя из анализа литературных данных, можно выделить следующие перспективы в изучении RTT:

- Поиск эффективных клинических и молекулярных методов диагностики RTT с учетом различных биохимических процессов, происходящих как в нейронах головного мозга, так и в других тканях ( Ворсанова и др. 1999а ; Shahbazian, Zoghbi, 2001 ; Vorsanova et al., 2001a ; Shahbazian et al., 2002 ).

- Поиск генов-мишеней, в регуляции транскрипции которых участвует белок МеСР2 ; - определение и характеристика перестроек в гене МЕСР2 с точки зрения патогенности при RTT ( Miltenberger-Miltenyi, Laccone, 2003 ) с последующими исследованиями функциональных последствий патогенных мутаций гена МЕСР2 ( Yusufzai, Wolffe, 2000 ) и экспрессии мутированного гена МЕСР2 ( Shahbazian, Zoghbi, 2002 ).

- Поиск анеуплоидий в нейронах головного мозга у детей с классической и атипичными формами RTT ( Yurov et al., 2001 ).

- Изучение корреляций генотип-фенотип с учетом влияния особенностей инактивации хромосомы X ( Amir et al., 2000б ; Weaving et al., 2003 ).



- Изучение особенностей Х-инактивации с точки зрения специфики данного феномена для RTT.
<< предыдущая страница  



Пунктуальность — вежливость зануд. Ивлин Во
ещё >>