Молекулярно-цитогенетический полиморфизм гетерохроматиновых районов хромосом у детей с недифференцированными формами умственной отсталости тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.15, кандидат биологических наук Демидова, Ирина Александровна

• Демидова, Ирина Александровна
• кандидат биологических наук
• 1992

Заключение диссертации по теме «Генетика», Демидова, Ирина Александровна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Одной из наиболее слешах проблем цитогенетики до сегодняшнего времени остается изучение природы к биологической значимости полиморфизма гетерохроматиновых районов хромосом человека. За последние лет накоплен большой фактический материал ио • этому вопросу как среди нормальных людей, так и при различных патологических состояниях человека, в том числе и у детей с недифференцированными формами умственной отсталости, множественными врожденными пороками развития (МБШ?) и/млж микроаномалиями (Ш>). Ррк этом обращает на себя внимание противоречивость и неоднозначность данных о корреляции цитологического полиморфизма С-вариантов (особенно экстремальных) с патологическим состоянием человека. Ото связано с тем, что до недавнего времени этот Феномен изучался исключительно "классическими" методами цитоге-нетического анализа.

-■ конце 70-х годов с развитием молекулярных методов исследования начался новый этап в изучении С-гетерохроматиновнх-районов хромосом. Методы основаны на технологии получения рекомби-нантных молекул ДНК и использования их в виде ДНК-проб или ДНК-зондов в изучении вариабельности гехерохроматина у разных индивидуумов. Такие ДНК-зонды сконструированы на основе клонированных в плазмиде повторяющихся фрагментов "классической** сателлит-но? и а л ьфа-сат еллит ной ДНК человека, формирующих гетерохроматиновые участки хромосом. С их помощью возможно изучение различных генетических процессов, происходящих в гетерохроматине, выяснение связи разнообразных цитологических вариантов хромосом с определенными типеми последовательностей ДНК, а также вмявление

- iJi полиморфизма последовательностей нуклеотидов (полиморфизм длин?! рестршпиояншс фрагментов) в данных районах хромосом. Ьсе это объясняет необходимость дальнейшего изучение С-гетерохроматиновых районов хро?лоссм новыми молекулярными методами*

Ф* основу настоящего исследование положено патогенетическое обследование детей с задержкой психомоторного развития, ШЖ? и/или , в результате которого выявлена группа индивидуумов с хромосомами вариантами, связантши с увеличение« размеров гетерохроматиновых районов. шло показано, что частота такиех вариантов , как i qh+ , i) qh+ и Lb qh+ составила ,H при этом Iqh+ - :í ,3j(&, i qh+ -7lo qh+ - o с о чета тше варианта - 2sjjút что существенно отличается от их числа в нормальной популяции С до i tb ',*) (г:уле^ов, Кулиева, , Hsu et ai . , Jth данные свидетельствует в пользу того, что детей с хромосом-н*шя вариантами Iqh+ , J qh+ щ Í6qh+ можно рассматривать как группу риска, которая требует дальнейшего тщательного исследования.

Кроме тоге, определен вклад i qh+ , J qh+ ? ш qh+ в общее число хромосомных вариантов. Так, вариант уqh+ выявлен в b'¿ frj* случаев, i qh+ - в ío qh+ - 8 что говорит} по-вхдкмому, о различном генетическое "значимости" гзтерохрома-тина разных хромосом. Ьолзе внсокуг; частоту вариантов . Ф+ и Jqh+ среди детей с умственной отсталостью ш врожденными пороками развития обнаружили также и другие исслеяователи Г Gardner et al . , i У 7-4 I 'Гончева 7. др. , xJ'ób ; Kanata , i'JJú) ;

H то же время нами не было установлено статистически значимых различий при сравнении частот вариантов / qh+ у мальчиков с данной патологией и здоровых, что согласуется с мнением многих авторов 1 Büíiier , iüv); íipyМИН Я > x^áJ)*

- iOi

В своей работе мы не выявили статистически значимых различий распределения хромосомных вариантов среди детей с задержкой психомоторного развития, ШШР и/или йАР по полу и возрасту (до ib лет), ütm результаты подтверждают данные ученых об отсутствии зависимости распределения хромосомных вариантов по полу среди нормальных ИНДИВИДУУМОВ 1 McKenzie , Lubs , ¡J7b % ü ОДУ ГОЛ ЬНИКОВв ,

Сушанло, ШО ; А копя н, i3di).

Второй и третий раздала нашего исследования посвящен« изучение на/более часто зет pi? чающихся хромосомных вариантов i qh+ , J qh+ , U> qh+ у детей с задержкой психомоторного развития, töffip и/или с применением молекулярно-цитогенетических и молекулярных катодов. й ta

Используя клонировапине последовательности классической и аль^а-сателлитной ДНК, формирующих С-гетерохроматиновые районы хромосом ¿, и Ii», нами было проведено исследование вариабельности этих двух типов сателлитннх в пределах iqh+ , s*qh+

И iL» qh+ •

Полученные данные позволили сделать заклв?екхе о том, что полиморфизм по содержанию "классической" сателлитной ДЬК не связан с вариациями альфоидной ДНК - эти два типа повторяющихся последовательностей варьируют независимо друг от друга. Ото является важным выводом для понимания немногочисленных и неоднозначных данных о корреляции числа копий "классических" и альфа-сателлит-ных Поспеловательностей с цитологическим полиморфизмом околоцент-ромерных гетерохроматиновых районов хромосом Í, 2 и ¿6, которые были ранее получены отдельными авторами ( Jones , Corneo , Dil ;

J.R. Gosden , С.У. Gosden , xJÓL ; k*pOB И Др., LsJO J Jabs , Carpenter , UÓÓ \ ЦйвТКОВа И Др., i-Ш). процессе работы апробирован молекулярно-цитогенетическиЛ подход к анализу районов Iqh+ , 3qh+ и 16qh+ с применением хромосомоспетипичных Д11;С-проб. Определены дасть зондов (рис Х.77.

X R , P?D Э t р/АЙ IX-32, pliUR lib , pSE iü) на хромосомы i, J, 16s соответственно, которые можно рекомендовать как материал для последующих работ по анализу полиморфизма гетерохроматина хромосом и выяснению его возможной связи с наследственной патологией у человека.

Ь наше!4 работе осуществлен поиск полиморфизма длины фрагментов рестрикции, на примере клонированной нуклеотидной последовательности риС i.77, специфичной для хромосомы i, так как такой анализ с помощью метода блот-гибридизации позволяет оценить меж-индивадуальный полиморфизм ДНК гетерохроматина по различиям в последовательности ну-шеотидных пар.

Для более успешного решения поставленной задачи нами была разработана оригинальная модификация метода выделения ДКК, одного из первых и наиболее важных этапов проведения блот-гибридизации ио Саузериу. Данная модификация позволила уменьшить потери материала 'лимфоцитов) в процессе выделения тем самым увеличивая пе выход} и использовать для работы дешевые и не токсичные реактивы. Uto особенно актуально в педиатрической практике, так как не всегда удается получить достаточное для анализа количество крови.

Выявлен полиморфизм по длине рестрикционннх фрагментов нук-леотидной последовательности рис i.7? при гидролизе ДНК рестрик-тазой Bamií i и гиперполиморфизм по длине рестрикционннх фрагментов при гидролизе ДНК рестриктазой ЕсоМ, X.

На примере Ь семей (23 индивидуума) показан кодоминантный менделевский тип наследования полиморфных фрагментов рестрикции.

Ути результате следует отметить особо, так как она имеют большое практическое значение для проведения генетических исследовали!* неди '^эеицированных форм умственной отсталости с и/или

Так, используя гипервариабельную пробу рис 1.7?, можно выяснять происхождение цитологических хромосомных вариантов 1 при наличии подобного признака у обоих родителей, а так^е проводить генотипоскоиию (определение зиготности близнецов и отцовст-ва\ Годиморфизм длины рзстрикционных фрагментов клонированной последовательности рис 1.77 мотгно использовать для картирования генов, расположениях вблизи гетерохроматина хромосомы I.

В настоящее время методы молекулярной гибридизации с использованием клонированных Фрагментов ДИК 'ДНК-зондов или ДНК-проб) начинают успешно применяться в изучении гетерохроматиновых районов хромосом. Возможно, что в ближайшем будущем они позволят ответить на нерешенный до сих пор вопрос о биологической значимости околоцентромерных гетерохроматиновых районов хромосом в геноме человека, а также выяснить ее связь с наследственной патологией у детей.

- UP

X. -f детей с задержкой психомоторного развития, множественными врожденными пороками развития и/или микроаномалиями развития (Ш-1) частота экстремальных хрог/осомных вариантов, связанных с увеличением гетерохроматиновых районов кФ+ , >qh+ , 1ь qh+ составляет кн ,-f/» (вариант iqh+ ветречает-ся в случаев, 9qh+ - в 7,3/», Xfcqh+ - в и соче-танные варианты - в 2,9/»), что существенно отличается от их частоты в группе нормальных индивидуумов - Р.

2. 1:ри сравнении частот экстремальных вариантов хромосом ? y qh+ ) у мальчиков с задержкой психомоторного развития, Ш№ и/или MAP и здоровых не выявлено статистически значимых различий.

3. '' детей с задержкой психомоторного развития, ШИ? и/или Ш1Р и хромосомными вариантами не выявляется статистически значимых различий распределения ко полу и возрасту.

4. Увеличение размеров гетерохроматиноаых районов хромосом х, 9 , 16 у детей с задержкой психомоторного разэития,Ш=Р и/или ?4&Р связано с повышенным содержанием числа копии классических и альфа-сателлитных ДНК, причем эти два различных типа повторяющихся ДИК варьируют независимо друг от друга.

Ь. доказано, что клонированные "классические" и альфа-сателлит-ные последовательности ДШС, специфичные для хромосом i (рис 1.77, ¿R 1-12), 2 (pPD i 9 рУАй ii-3-O, iu CpllUM , pSü ib) можно рекомендовать как материал для последующих работ по анализу полиморфизма гетерохроматиновых районов хромосом и выяснению его возможной связи с наследственной патологией — у человека»

6. Выявлен полиморфизм длин рестрикционшх фрагментов по клонированной нуклеотидной последовательности "классической" са-ТЗЛЛИТНОЙ Д1Н( рис 1.77 г специфичной для хромосомы 1 (гидролиз ДНК рестршстазой Вашй I) и гиперполиморфизм по длине рестрик-ционтах фрагментов при гидролизе ДНК рестриктазой Ее ой. ¿. итот феномен был использован для определения зиготности близнецов в случае диагностики у одного из них моногенного синдрома при стертой клинической картине у другого.

- 1.1-+

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Демидова, Ирина Александровна, 1992 год

1. Акопян Г .Р., Бужмевская Т.К. С-полиморфизм хромосом 1,2,16 и V у новорожденных детей различного гестационного возраста. //Литология и генетика,

2. Клонированный фрагмент альфоидной ДЖ человека молекулярный маркер прицентромерного района Ы хромосомы. //Генетика, Шь.-5 .-<363-«376.

3. Бутомо Н.В., Хитрикова Л.5. Полу количественный анализ полиморфизма хромосом £, 2,16 и У у детей с болезнью Дауна. //Сб. Полиморфизм хромосом у человека, , Х2д1.- 201,—2¿2.

4. Вельтищев ^ЛВидута О .Д., Ананенко А .А., Ворса нова С.Г., ьров Д.Б. Кетоды генной инженерии в диагностике наследственных болезней. //Вопросы охраны материнства и детства, 12с*7.-32.

5. Берлинская ДЛ., Прозорова Хитрикова Я .В. Полиморфизмгетерохроматических районов хромосом 1, 2, 16 при синдромах- J.i.9 иереиавского-Тернера и Клайнфельтера. //Сб. полиморфизм хромосом у человека, I., 19-:U.-Xdb-19!?.

6. Ворсанова С.Г., ц>ов Демидова Александров'И»А., Миткевич С .Г. í¿o лакулярно-цитогенетическая диагностика в педиатрии. //Сб.- Хромосомы человека в норме и патологии, М-* 1939.7 О Ja.-vî «t.

7. В opea нова С.Г., Казанцева Л.З., Демидова M.A.-, Дерягин Г .В. Онтогенетическая диагностика у супружеских пар с отягощенным акушерским анамнезом. //Вопросы охраны -материнства и детства,1.d9 .- 6 .

8. П. Гарькавцев -И.В., Цветкова Т.Г., Ляпунова НЛ. Альфа-сателлит-ная ДНК, специфичная для хромосом ь и I. //Всесоюзн.кокф. "Геном человека", Гереелавль-Залесский, 1990.- lbi-Ll'U 1?. Дейвис К. (под редакцией) Анализ генома. Методы. Кир, 1990.-'47 » ■

9. Дерягин Г.В. Структурно-функциональное разнообразие кариотигш человека. //Ятоги науки и техники, 19dx¿- а?.- .

10. Зайцев Н.З., Рога ев Структурный анализ альфоидной ДНК приматов. I. Гетерогенность нуклеотиднех последовательностей повторов Д11К человека. /Долекулярная биология, 19d6.-3.-РО.-663-673.

11. Закс Л. Статистика (методы математического анализа),

12. Захаров: А .4?., Бенвш В.А., Кулешов H.Ii., Барановская Л .И. //Хромосомы человека, Медицина, 1932.-2ьЗ.

13. Захаров А.Ф., Понева А., полиморфизм хромосом в человеческих популяциях. /Дн. Pepeneктibи медицинской генетики, М.,- IIb

14. В. Заричкая Кузнецова С Л ., бердыше в Г .Д. • • • Гетероморфизм гомологов хромосом 1, 9, ¿6 в двух регионах Советского Союза. //Сd. 1 съезда генетиков '/ССР., г.Львов, 1933. •- 139.

15. Д. Каретникова H.A. Млинико-цитогенетические и дерматоглифичес-кие параллели у супружеских пар с привычными выкидышами и детьми с врожденными пороками развития. //Сб. Полиморфизм хромосом у человека, Д., ¿¿di,- 176-136.

16. Корнеев O.A. Повторяющиеся последовательности генома человека. //Генетика, ¿933.- 2^.-6 .-90Ь-930.

17. Круминя A.B., Крошина В.Г., Воскобойня* H.H., йкнченко Д .й., Решетников АЛ. Полиморфизм гетерохроматиновых участков хромосом человека и его молекулярная природа. //Генетика и селекпия в Латв. ССР,

18. Круминя А .P. Полиморфизм гетерохроматических районов хромосом человека. Автореферат диес. на соискание ученом степенидоктора биологических нау к, ljöj«

19. Л ел икона Г Ли, Беншш Б .А., Цветкова Т .Г. Количественная оценка хромосомного полиморфизма человека но околоцентромер-ному гетерохроматину. /Деле тика, 1977 .-13.-12.-219^-2200.

20. Маниатис Т., £рич 3., Сэмбрук Дж. Методы генетической инженерии.// Мир, 1934,- 430*30. йикельсаар В .И., Киви С.Ь., «1лус Т.А. Хромосомные варианты и рост человека. //Сб. Полиморфизм хромосом- у .человека,1931.—107-1x7.

21. Еазаренко С .А., Карагеорги£ Н ., Суханова И .И. ¡¿ряиая количественная оценка размеров С-сегментов хромосом человека. //Бел. эксперим. биол. и мед., 1266.-10 .-4бЗ-%54.

22. Назаренко С .А., Карагеоргмй Н.&. Полиморфные варианты хромосом в раннем эмбриогенезе человека. //Сб. Хромосомы человека в норме и патологии, 1939.-3^-43.

23. Назаренко С.А. Полиморфизм хромосом и онтогенез человека. /Дб. Генетика человека и патология: материалы 1 итоговой конференции ШШ мед.генетики, Томск, 1939.-26-27.

24. Подугольникова О .А., Сычева I.Л., Прокофьева-Бельговская А.А. Вариабельность С-сегмептов хромосом 1, 3, хь и V вхромосомном наборе человека. // Китслогия, 137321.-667-670.

25. Подугольникова O.A., Сушанло X.K., Парфенова ¿I.B., Прокофьева-Бельгов ска я A.A. Вариабельность гетерохроматических районов хромосом 1, 9, ю и У у человека. //Генетика, J30 .-16 .-4.-720-726.

26. Подугольникова О.А., Сушанло XЛ. Сравнительный анализ по» диморфизма гетерохроматических районов хромосом i, 9, 16 иу здоровых детей и у детей с легкими формами олигофрении. //Сб. Iолиморфизм хромосом у человека., В., 19.U .-213-220.

27. Годугольникова O.A., Блюмина «¿.Г. Гетерохроматические районы хромосом 1, 9, 16 и у детей с признаками нарушения эмбрионального развития. -//Генетика, ¿932.-13.-12.-201/2.

28. Годуголышкова O.A., Сушанло Х.ш., Блюмина ¿.Г., Прокофьева-Бе льговская A.A. Полиморфизм гетерохроматических районов хромосом I, 9, 16 и и умственная отсталость. //Генетика, 1934 .-20 .-£.-177-132.

29. Подугольникова O.A. Гетерохроматические районы и нерасхождение хромосомы 21 у человека. Сравнительным анализ полиморфизма С-сегментов хромосом 1, 9, 16 у отцов и матерей детей с болезнью Дауна. //Литология, 1937.-29.-7.-343-350.

30. Подугольнккова O.A. Гетерохроматиновые районы и нерасхозгде-ние хрш'осомч у человека. //Сб. 5 Всес. съезда обществагс нет. и селекц. им .Вавилова Н.И., 1937.-2.-9i.

31. Подугольникова O.A. Hepa схождение хромосом у человека. //Генетика, 1933.-24. -3.-339 -39В.

32. Подугольникова O.A., Солониченко В.Г., Ееудахин З.В., Вщкова S.B. Уменьшенные гетерохроматические районы хромосом 1, 9, 16 у детей с задержкой физического развития. //Сб.

33. Г Всесоюзн. съезда мел.генетиков, г .Алма-Ата, Ь^О.-ЗВ^-ЗВВ.43* Про кофье аа-Бе лыов ска я А .А. Заключение. // Сб. Полкиорфиз« хромосом у человека, и., .133^.-224.-234. Крояофьяве-Бельговская А.А. Гетерохроматические -районы хромосом., Е1«.: Наука,

34. Регистр хромосомных болезней ^од ред. И.П.Кулешова, 15Л).Лурье) , Ш4.-213. ■*ь. Рога ев 2ров .»ежкяхввидуа льнув гипе рпо лиморЗ кзмаутосомиых сателлитов ДНК человека» .// Генетика, 13^0.

35. Тончева д., Търговская А., Ста Якова ё. Кромозомни варианти у лица с иалформативнк промени. // Пенет, и селок., 193ь„-.а '3 «Зол о»,«■-.