Ггт гццлагцгтц тат цца цгг 7тцг цаг ата

ГГУ ГЦЦ АА ГЦ ГУЦ УАУ

Гли Ала Лиз Арг Лей

Одним из механизмов возникновения мутаций является неравный кроссинговер¹. По-видимому, именно таким образом возникает, например, большая часть делеций/дупликаций в области локализации гена РМР22 на хромосоме, кодирующе­го периферический белок миелина 22. Участок хромосомы 17, в котором расположен ген РМР22 протяженностью при­мерно в 1,5 млн п.н., фланкируется двумя высокогомологич­ными повторами, каждый длиной около 30 тыс. п.н.

■Кроссинговером называется обмен генетическим материалом меж­ду гомологичными хромосомами в мейозе I. Подробно о кроссинговере будет сказано в главе 7.

гомологичных повторов

Рис. 4.1. Механизм возникновения дупликации или делеции гена РМР22.

а — нормальное спаривание гомологичных участков хромосомы 17р_у в кото­рых расположен ген РМР22. По краям учас*?ка расположены гомологичные повторы длиной около 30 тыс. п.н.; б — негомологичное спаривание участ­ков хромосомы /7/7 за счет гомологичных повторов и неравный кроссинго- вер в спаренных гомологичных участках; в — в результате неравного крое- синговера происходят удвоение гена РМР22 в одном из гомологов и его де- леция во втором гомологе (на рис. 4.1 делеция не показана).

В результате неправильного спаривания гомологичных хро­мосом по этим фланкирующим повторам и последующего неравного кроссинговера происходит либо удвоение, либо исчезновение участка хромосомы, содержащего ген РМР22, что является причиной развития болезни Шарко—Мари— Туса¹ или наследственной нейропатии со склонностью к па­раличам от сдавления² соответственно (рис. 4.1).

Неравный кроссинговер, или генная конверсия, может быть причиной мутаций в тех генах, для которых известны высокогомологичные копии в геноме, называющиеся псевдо­генами. Генная конверсия — это прямой перенос фрагмента одного аллеля в другой аллель или фрагмента псевдогена в ген. Так как в псевдогене имеется множество мутаций, то та­кой перенос нарушает структуру нормального гена и может

Рис. 4.2. Механизм генной конверсии.

Ген А и псевдоген В обладают высокой гомологией, однако в псевдогене В накоплено значительное количество мутаций, а — спаривание гомологич­ных хромосом в мейозе; б — нарушение спаривания гомологичных хромо­сом: из-за высокой гомологии ген А «незаконно» выстраивается против псевдогена В\ в — в результате генной конверсии происходит внедрение ча­сти псевдогена В в ген А.

рассматриваться как мутация. Для осуществления генной конверсии между псевдогеном и геном необходимы их спа­ривание и последующий атипичный кроссинговер, при кото­ром происходят разрывы в нитях ДНК (рис. 4.2). Наиболее известным примером такого рода мутаций служат мутации в гене 21-гидроксилазы (CYP21B). Эти мутации обусловливают возникновение адреногенитального синдрома, или врожден­ной гиперплазии коры надпочечников¹. Для гена 21-гидро­ксилазы известен псевдоген. Оба гена располагаются рядом друг с другом. Большинство мутаций при адреногенитальном синдроме — это последовательности псевдогена в гене

21. гидроксилазы (см. рис. 4.2).

Как выяснилось, достаточно распространенным является еще один класс молекулярных мутаций — мутации сайта сплайсинга, которые нарушают вырезание интронов из пер- винного транскрипта мРНК во время ее созревания. Эти му- тации наблюдаются на границах интронов и экзонов. Они возникают либо в ГТ-последовательности, характерной для донорского 5’-сайта, либо в АГ-последовательности, харак­терной для акцепторного З’-сайта сплайсинга, либо в кон­сенсусных последовательностях, которые прилежат к донор­скому или акцепторному сайтам. Данные мутации, изменяя сайт сплайсинга, нарушают вырезание интронов из первич­ного транскрипта мРНК, так что вырезается либо часть сле­дующего экзона вплоть до той последовательности в экзоне, которая похожа на обычный сайт сплайсинга (криптический сайт сплайсинга), либо весь следующий экзон. В то же время в зрелую мРНК может включаться часть или даже весь инт­рон. В табл. 4.1 в качестве примера приведены некоторые му­тации в гене трансмембранного регулятора проводимости ки­стозного фиброза (CFTR). К настоящему времени в этом гене, мутации которого вызывают ,муковисцидоз, известно более 1000 разнообразных мутационных изменений, встреча­ющихся как в 26 экзонах гена, так и сайтах сплайсинга и ин- тронах (http://www.genet.sickkids.on.ca/cftr/).

Таблица 4.1. Некоторые мутации в гене регулятора трансмемб­ранной проводимости муковисцидоза

Название	Нуклеотидные изменения	Экзон	Последствия
-741Т->Г	Т на Г в -741	Фланки­рующая 5’-область	Мутация в промоторе?
-47Ые1АГГ	Делеция АГГ с -471	То же	То же
S4X	Ц на А в 143	1	Сер на стоп в 4-м кодоне
S10R	Ц на А в 160	1	Сер на Apr в 10-м кодоне
S13F	Ц наТ в 170	1	Сер на Фен в 13-м кодоне
К14Х	А на Т в 172	1	Лиз на стоп в 14-м кодоне
174delA *	Делеция А меж­ду 172 и 174	1	Сдвиг рамки считывания
185Н-1Г —>Т	Г на Т в 185+1	1 интрон	Дефект сплайсинга мРНК
W19C	Г на Т в 189	2	Три на Сер в 19-м кодоне
21 IdelG	Делеция Г в 211	2	Сдвиг рамки считывания
G27X	Г на Т в 211	2	Гли на стоп в 27-м кодоне
G27E	Г на А в 212	2	Гли на Глу в 27-м кодоне
Q30X	Ц на Т в 220	2	Глн на стоп в 30-м кодоне
R31C	Ц на Т в 223	2	Apr на Цис в 31-м кодоне

Название	Нуклеотидные изменения	Экзон	Последствия
232dell8	Делеция 18 п.н., начиная с 232	2	Делеция 6 аминокислот, начиная с Лей-34 до Глн-39
237insA	Инсерция 2А после 237	2	Сдвиг рамки считывания
241 del AT	Делеция 2АТ, начиная с 241	2	То же
Q39X	Ц на Т в 247	2	Глн на стоп в 39-м кодоне
S42F	Ц на Т в 257	2	Сер на Фен в 42-м кодоне
D44G	А на Г в 263	2	Асп на Гли в 44-м кодоне

Недавно открыт новый и совершенно неожиданный тип мутаций, который проявляется увеличением числа повторов (чаще всего тринуклеотидных), но описаны также случаи увеличения числа повторов, состоящих из 5 и даже 12 нук­леотидов, расположенных как в экзонах генов, так и интро- нах или даже нетранслируемых областях генов. Эти мутации называются динамическими, или нестабильными. Большинст­во заболеваний, обусловленных мутациями, связанными с расширением зоны повторов — наследственные неврологи­ческие заболевания. Это хорея Гентингтона, спинальная и бульбарная мышечная атрофия, типа 4 (1, 2, 3 и 6) спиноце- ребеллярные атаксии, миотоническая дистрофия, атаксия Фридрейха, синдром ломкой хромосомы X и еще некоторые заболевания. Механизм расширения зоны повторов до кон­ца не выяснен. В популяции у здоровых индивидуумов обычно наблюдают некоторую изменчивость по числу нук­леотидных повторов, обнаруженных в различных генах. Чис­ло нуклеотидных повторов наследуется как в поколениях, так и во время деления соматических клеток. Однако после того, как число повторов, разное для разных генов, превы­сит определенный критический порог, который также раз­личен для разных генов, они обычно становятся нестабиль­ными и могут увеличиваться в размерах либо во время мей- оза, либо в первых делениях дробления оплодотворенной яйцеклетки. По крайней мере для некоторых нуклеотидных повторов после того, как их число превысит критический порог, характерно постоянное расширение зоны повторов в последующих поколениях, что коррелирует с увеличением тяжести заболевания (так называемый феномен антиципа­ции).