Download - Poligénes öröklés, epigenetika

Transcript
Page 1: Poligénes öröklés, epigenetika

Poligénes öröklés,epigenetika

Dr. Falus András

Page 2: Poligénes öröklés, epigenetika

MONOGÉNES ÖRÖKLŐDÉS

OLIGOGÉNES ÖRÖKLŐDÉS

POLIGÉNES ÖRÖKLŐDÉS

Szám

Gyakoriság

Mendeli öröklődés szabályai szerint

Mendeli öröklődés szabályai NEM alkalmazhatóak

Page 3: Poligénes öröklés, epigenetika

OLIGOGÉNES ÖRÖKLŐDÉSA széleskörű variációk lehetséges magyarázatai

• a géntermékek finoman szabályozott interakciókon keresztül fejtik ki hatásukat

szabályozás különféle szinteken

• transzkripció, splicing, transzláció

• fehérje folding,oligomerizáció, kompartmentalizáció

• turnover, lebomlás

• miRNS szabályozás

Példa: Cisztás fibrózis és CF modifikátor gének

Page 4: Poligénes öröklés, epigenetika

PÉLDÁK ÖRÖKLŐDŐ BETEGSÉGEKRETípus Gyakoriság

Multifaktoriális (Komplex)Cöliákia 1: 200Schizophrenia 1: 100Cukorbetegség II. típus 1: 50Mániás depresszió 1: 10Mellrák 1: 10 (nőkben)

MonogénesHuntington chorea AD 1:10.000Osteogenesis imperfecta AD 1:10.000Cisztás fibrózis AR 1: 3.600Fenilketonuria AR 1:12.000Duchenne izomdisztrófia XR 1: 4.500 (fiúkban)

MitokondriálisLeber-féle optikus neuropathia 1:50.000

Kromoszómális Prader-Willi szindróma deléció 1:30.000 Down kór triszómia 1:500 (általában nem öröklődő)

Page 5: Poligénes öröklés, epigenetika

GÉNEK

MULTIFAKTORIÁLIS JELLEGEK

KÖRNYEZET

Milyen mértékű a genetikai meghatározottság?

Page 6: Poligénes öröklés, epigenetika

HONNAN TUDHATÓ, HOGY EGY BETEGSÉG ÖRÖKLŐDŐ VAGY SEM?

Családi halmozódás PROBLÉMÁK A CSALÁDI HALMOZÓDÁS ÉRTÉKELÉSÉBEN

Az emberek nemcsak génjeiket,

hanem a környezetüket is átadják gyermekeiknek.

Nehéz megkülönböztetni ezeket.

Iker vizsgálatok

Örökbefogadottak vizsgálata

„memetika”

Page 7: Poligénes öröklés, epigenetika

Konkordancia egypetéjű és kétpetéjű ikrek között %-ban

egypetéjű kétpetéjű

bőrléc 95 49

nyúlszáj-farkastorok 40 4

pylorus stenosus 22 2

46 14skizofrénia

Inzulindependens diabetes mellitus 30 6

Minél nagyobb a konkordancia érték, annál hangsúlyosabb a gének szerepe

Mániás depresszió

70 15

csípőficam 41 3

Reumatoid artr. 30 5

90 60IQ

95 52testmagasság

Mennyire tér el a 100%-tól

Mennyire tér el az 50%-tól

IKERVIZSGÁLATOK

Page 8: Poligénes öröklés, epigenetika

ÖRÖKBEFOGADOTTAK VIZSGÁLATA

Annak vizsgálata, hogy egy személy betegségei tekintetében jobban hasonlít-e az örökbefogadó vagy a biológiai szüleire

– Erős konkordancia az örökbefogadó szülőkkel

a közös környezet a felelős– Erős konkordancia a biológai szülőkkel

a betegség genetikailag meghatározott

Page 9: Poligénes öröklés, epigenetika

DISZKONTINUUS JELLEGEK

• Megjelennek az egyénben

• Mérhetőek

KONTINUUS JELLEGEK

• vagy megjelenik a jelleg, vagy nem

• nem mérhető

• genetikai „hajlam” vagy valószínűség

Page 10: Poligénes öröklés, epigenetika

Gauss

Kontinuus jellegek

Page 11: Poligénes öröklés, epigenetika

Folytonos variabilitás soklókuszos öröklődés révén

falco.elte.hu/kvanti/

Page 12: Poligénes öröklés, epigenetika

Az átlagos testmagasság férfiakban

68 inch = 170 cm

Kontinuus: testmagasság

Page 13: Poligénes öröklés, epigenetika

Body height depends on month of birth(NATURE 19. Feb. 1998, Vol. 391: 754)

A környezet befolyásoló hatása a testmagasság alakulására

Page 14: Poligénes öröklés, epigenetika

Példák kontinuus jellegekre

Egészséges jelleg Beteg jelleg

• testmagasság

• testsúly

• IQ

• vérnyomás értékek

• bőrszín

• obezitás

• vérnyomás értékek

Page 15: Poligénes öröklés, epigenetika

A multifaktoriális „küszöb – modell”

Küszöbérték – felette betegség

átlag populáció

DISZKONTINUUS JELLEGEK

Page 16: Poligénes öröklés, epigenetika

átlag populáció Első fokú rokonok

Ennyivel nagyobb a rizikó a betegség kialakulására

Másod fokú rokonok

Page 17: Poligénes öröklés, epigenetika

• rokonsági fok – minél közelebbi, annál nagyobb a rizikó

• érintett rokonok száma – minél több, annál nagyobb a rizikó

• a betegség / malformáció súlyossága növeli a rizikót

Predikciók a betegségek és malformációk rizikójára az érintett betegek rokonságában

Page 18: Poligénes öröklés, epigenetika

2 2

11

1

1 1

222

3

2

2

4

Rokonsági fokok

Pl. nyúlszáj előfordulása az átlag populációhoz viszonyítva

Első fokú rokonok között

35 - 40 x

Másodfokú rokonok között

Harmadfokú rokonok között

7- 8 x

3 x

Page 20: Poligénes öröklés, epigenetika

Kaffka Margit Isadora Duncan

Page 21: Poligénes öröklés, epigenetika
Page 22: Poligénes öröklés, epigenetika

Példák diszkontinuus jellegekre

Egészséges jelleg Beteg jelleg

• Speciális tehetség

Fejlődési rendellenességek

Felnőttkori betegségek

• bipoláris mániás depresszió

• epilepszia

• skizofrénia

• Diabetes mellitus I.

• reumatoid arthritis

• cardiovascularis betegségek

• nyúlajak- szájpadhasadék

• velőcsőzáródási rendellenességek

spina bifida

anencephalia

• dongaláb

• csípőficam

• szív rendellenességek

Page 23: Poligénes öröklés, epigenetika

I. Típusú Diabetes mellitus

• gyerekkorban manifesztálódik

• a Langerhans szigetek B-sejtjei autoimmun folyamat következtében elpusztulnak, nincs inzulin termelés

• gyakoriság: 1-400.

Magas vérnyomás• „metabolikus szindróma”

• lipidanyagcsere génjei, obezitás génjei,

Bipoláris mániás depreszió

• Szerotonin transzmisszió elégtelensége – „éhesek” a szerotonin receptorok

Page 24: Poligénes öröklés, epigenetika

Skizofrénia Dopaminerg rendszer hibája

Page 25: Poligénes öröklés, epigenetika

Pozitron emissziós tomográfia – normál és skizofrén ember agya, miközben beszél

Skizofrénia

Page 26: Poligénes öröklés, epigenetika

A dohányzás és a CAD ( Cardiovascular Disease) közti összefüggés

Az érfalakban a plakkok kialakulásában szerepe van oxidatív ágensek jelenlétének.

Apolipoprotein E redukáló hatással bír

Az érfalakban plakkok alakul(hat)nak ki.

DOHÁNYZÁS

Ox. égéstermékek

Page 27: Poligénes öröklés, epigenetika

ApoE három fő izoformájaSH csoport véd az oxidáció ellen

Két SH csoport

Egy SH csoport

Nincs SH csoport

Page 28: Poligénes öröklés, epigenetika

A dohányzás és a CAD ( Cardiovascular Disease) közti összefüggés

apoE2

apoE3/E3

apoE4 2,79 x –es kockázat

1,49 x –es kockázat

Page 29: Poligénes öröklés, epigenetika

Kétoldali nyúlajak

Szájpadhasadék

Page 30: Poligénes öröklés, epigenetika

Spina bifida

Anencephalia

Page 31: Poligénes öröklés, epigenetika

CSIPŐFICAM

Page 32: Poligénes öröklés, epigenetika

A veleszületett csípőficam gyakorisága

Page 33: Poligénes öröklés, epigenetika

DONGALÁB

Page 34: Poligénes öröklés, epigenetika

EPIGENETIKA

OLYAN JELENSÉGEKKEL FOGLALKOZIK, AMELYEK KÖVETKEZTÉBEN

NŐ A GENOM GENETIKAI SOKFÉLESÉGET LÉTREHOZÓ KÉPESSÉGE.

Page 35: Poligénes öröklés, epigenetika

GENETIKA ÉS EPIGENETIKA

Genetika Epigenetika

Stabil epigenetikus jelekInstabil epigenetikus jelek

A jelek epigenetikus öröklődése

Sejtdifferen-ciáció

DNS-szekvencia specifikus öröklődés; epigenetikus

jelek törlése Sejtosztódás

Genom Epigenom

Page 36: Poligénes öröklés, epigenetika

BE

BE

KI

KI

VAGY

KLASSZIKUS GENETIKA

Page 37: Poligénes öröklés, epigenetika

EPIGENETIKA

ÉS

BE

BE

KI

KI

Page 38: Poligénes öröklés, epigenetika

KIKI

KI

BE

BE

EPIGENETIKA

ÉS

Page 39: Poligénes öröklés, epigenetika

X INAKTIVÁCIÓGENOMIÁLIS IMPRINTINGPOZÍCIONÁLIS HATÁS

EPIGENETIKA

Page 40: Poligénes öröklés, epigenetika

EPIGENETIKUS MECHANIZMUSOK

• Transzkripciós• Hiszton módosítások• DNS metiláció

• Poszt-transzkripciós

Page 41: Poligénes öröklés, epigenetika

EPIGENETIKUS MECHANIZMUSOK

• Transzkripciós• Hiszton módosítások• DNS metiláció

• Poszt-transzkripciós

Page 42: Poligénes öröklés, epigenetika

EMLŐS EPIGENETIKA

NŐSTÉNYEK X KROMOSZÓMA INAKTIVÁCIÓJA

aktív

aktív

aktív

inaktív

inaktív

Page 43: Poligénes öröklés, epigenetika

X INAKTIVÁCIÓS VARIÁCIÓK

SZÖVET A SZÖVET B SZÖVET C

Stb.

aktív

aktív

inaktív

inaktív

Page 44: Poligénes öröklés, epigenetika

PÉLDA A X INAKTIVÁCIÓRA TEKNŐCTARKA NŐSTÉNYMACSKA

Page 45: Poligénes öröklés, epigenetika

EMLŐS EPIGENETIKA 2

GENOMIÁLIS IMPRINTING

A gének eredettől - apai vagy anyai - függőeltérő expressziója.

Page 46: Poligénes öröklés, epigenetika

A SEJTMAG ÁTÜLTETÉS BEBIZONYÍTOTTA, HOGY A SZÜLŐK GENOMJA NEM EKVIVALENS

Megtermékenyítettpetesejt

Gynogenota=Csak anyai genom

Androgenota=Csak apai genom

Normális fejlődés

Abnormális fejlődés

Abnormális fejlődés

Page 47: Poligénes öröklés, epigenetika

KONTROLLA 7. kromoszóma

disztális

részének apai duplikációja

A 7. kromoszóma

disztális részének

anyai duplikációja

placenta

Page 48: Poligénes öröklés, epigenetika

IMPRINTÁLT GÉNEK

VAGY

„CSENDESÍTÉSI”MECHANIZMUSOK

fehérjék

DNSmetiláció

Page 49: Poligénes öröklés, epigenetika

A METIL-CITOZINT FELISMERŐ

FEHÉRJÉK KÖTŐDÉSE

A KROMATIN ÁTRENDEZŐ KOMPLEXEK

ÉS A HISZTON DEACETILÁZOK KÖTŐDÉSE

ÉS AKTIVÁLÓDÁSA

A GÉN KIKAPCSOLÓ-DIK

Alberts et al. - Molecular Biology of the Cell, 2002 nyomán

A DNS METILÁCIÓ EGYEDÜL NEM ELÉG

Page 50: Poligénes öröklés, epigenetika

NÉHÁNY IMPRINTINGGEL KAPCSOLATOS BETEGSÉG

• mUPD7• pUPD11p15.5• mUPD14• pUPD14• mUPD15;15q11-13• pUPD15; 15q11-13

BETEGSÉG

• Silver-Russell szindróma• Beckwith-Wiedemann sz.• MatUPD14 szindróma• Pat UPD14 szindróma• Angelman szindróma• Prader-Willi szindróma

IMPRINTÁLT RÉGIÓ

Page 51: Poligénes öröklés, epigenetika

PRADER-WILLI SZINDRÓMA

OKA LEHET:

• Anyai UPD• Apai 15q11-13 deléció• Hibás imprinting

Page 52: Poligénes öröklés, epigenetika

ANGELMAN SZINDRÓMA

OKA LEHET

• Apai UPD• Anyai 15q11-13 deléció • Hibás imprinting• UBE3A mutáció

Page 53: Poligénes öröklés, epigenetika

Növekedés Növekedés

Az anyák a növekedéstserkentő géneket csendesítik

Az apák a növekedést gátlógéneket csendesítik

Page 54: Poligénes öröklés, epigenetika

AZ IMPRINTING METASTABIL

• A növekedést csendesítő gének hibás imprintingje rák

• A növekedést serkentő gének hibás imprintingje rák

Page 55: Poligénes öröklés, epigenetika

A SEJTMAG ÁTÜLTETÉS GYAKRAN KÁROSÍTHATJA AZ IMPRINTINGET

Megtermékenyítetlen petesejt

Testi sejt

„Klónozott”sejt

Page 56: Poligénes öröklés, epigenetika

Dolly halála korai öregedés imprinting hiba?

A halál oka fertőzés.

Page 57: Poligénes öröklés, epigenetika

AZ IN VITRO TECHNIKÁK EPIGENETIKUS HIBÁK FORRÁSAI LEHETNEK!!

Page 58: Poligénes öröklés, epigenetika

EPIGENETIKUS MECHANIZMUSOK

• Transzkripciós• Hiszton módosítások• DNS metiláció

• Poszt-transzkripciós• RNAi= RNS interferencia

Page 59: Poligénes öröklés, epigenetika

• RNS INTERFERENCIA (RNAi)

– GÉN INAKTIVÁCIÓ: SPECIFIKUS

GÉNEK ÉS FELTEHETŐEN ENDOGÉN

VÍRUSOK, TRANSZPOZONOK, RETROVÍRUSOK

miRNS

Page 60: Poligénes öröklés, epigenetika

X INAKTIVÁCIÓGENOMIÁLIS IMPRINTINGPOZÍCIONÁLIS HATÁS

RNS INTERFERENCIA

EPIGENETIKA

Következményük az egy alléles expresszió