A genetikai lelet értelmezése monogénes betegségekben Tory Kálmán Semmelweis Egyetem, I. sz. Gyermekklinika
A ~20 ezer fehérje-kódoló gén a 23 pár kromoszómán A kromoszómán található bázisok száma:
250M 200M 191M 181M
Fehérje-kódoló gének száma:
2012 1203 1040
718
171M
849 1002
159M
866
146M 141M
659
785
135M 135M 134M 115M
745 1258 1003 318
155M 107M
102M
90M
81M 78M 59M 63M 48M 51M
59M
0,017M 601
562
805
1158 268 1399
533
278
522
905
96
13
Figure 4-15 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
A monogénes betegségek • Egyetlen gén mutációja elegendő a betegség kialakulásához – a monogénes betegségek is gyakran genetikailag heterogének
• ~10.000 monogénes betegség ismert • A populáció 1-2%-át érintik • Mendeli öröklésmenetet mutatnak: – ha egy szülői allél érintettsége már betegséget okoz: a betegség dominánsan – ha csak akkor alakul ki, ha egy ép allél sincs: recesszíven öröklődik
Autoszomális domináns öröklésmenet Érintett utódai 50% eséllyel öröklik a mutációt PKD1
wtǀwt
wtǀwt
wtǀQ2158*
wtǀQ2158*
wtǀwt
Lehetségesek-e domináns öröklésmenet esetén ilyen családfák? wtǀQ2158*
Autoszomális domináns öröklésmenet Érintett utódai 50% eséllyel öröklik a mutációt de novo mutáció (vagy inkomplett penetrancia) esetén
PKD1
wtǀwt
wtǀwt
wtǀQ2158*
wtǀQ2158*
wtǀwt
Lehetségesek-e domináns öröklésmenet esetén ilyen családfák? wtǀQ2158*
Autoszomális domináns öröklésmenet Érintett utódai 50% eséllyel öröklik a mutációt de novo mutáció ,
PKD1
wtǀwt
wtǀwt
wtǀQ2158*
csírasejt-mozaicizmus esetén
wtǀQ2158*
wtǀwt
Lehetségesek-e domináns öröklésmenet esetén ilyen családfák? wtǀQ2158*
Autoszomális domináns öröklésmenet Miért vezet egyetlen allél mutációja betegséghez? – Haploinszufficiencia
50% kevés
• familiaris hypercholesterinaemia
– Funkciónyerő • Huntington, amyloidosis
– Domináns negatív hatás • osteogenesis imperfecta
– Második szomatikus mutáció következtében • ADPKD
a kóros fehérje tönkreteszi a sejtet a kóros fehérje tönkreteszi a polimert 2. mutáció után nincs ép fehérje
Autoszomális recesszív öröklésmenet Ha a két szülő ugyanabban a génben hordoz mutációt... p.Y156*
p.Y156*
p.Glu4Serfs*3
NPH 625
NPH 627
NPH 626
NPH 628
NPH 630
Összetett heterozigóta
Homozigóta
(a két allél mutációja különböző)
(a két allél mutációja ugyanaz)
anyai: p.Y156*, apai: p.Glu4Serfs*3
anyai: p.Y156*, apai: p.Y156*
Autoszomális recesszív öröklésmenet A családi anamnézis negatív.
NPH 625
NPH 627
NPH 626
NPH 628
NPH 630
Összetett heterozigóta
Homozigóta
(a két allél mutációja különböző)
(a két allél mutációja ugyanaz)
A származási hely lehet azonos, ami távoli vérrokonságot sejtethet.
Autoszomális recesszív öröklésmenet, vérrokon házasság édesapa: c.2431 G>A, het
édesanya: c.2431 G>A, het
első érintett gyermek: c.2431 G>A, hom
második érintett gyermek: c.2431 G>A, hom
harmadik érintett gyermek: c.2431 G>A, hom
kontroll
A monogénes betegségekben azonosított gének száma
A genetikai lelet értelmezése
Melyik szervből származik a DNS-minta? Minta: vérből kivont DNS – öröklött, nukleáris DNS-en kódolt mutáció esetében a fehérvérsejt szokott a forrás lenni
– szomatikus mutációk (daganat) vagy mitokondriális DNS-mutációk esetében fontos!
„Az ‘X’ gén kódoló exonjait és a hasítási helyeit szekvenáltuk”
Egy exon és a hozzá tartozó hasítási helyek: előtte és utána 20-20 bázis
A kódoló szekvencia start
stop
A kódoló szekvencia
Hol kezdődik és zárul a kódoló rész?
A fehérje-átírás kezdete, a start kodon: ATG
A stop kodonok: TAG, TAA, TGA
Milyen mutáció-típusokat különítünk el?
Nonszensz mutáció a mutáció következtében stop kodon alakul ki c.468C>G het., p.Y156*
Glu
Tyr Stop
Val
c. = kódoló szekvenciában a bázis száma g. = a kromoszómán a bázis száma p. = protein szekvenciában az aminosav száma (harmada a „c.” számnak)
Deléció
c.489delT mihez vezet ez fehérje-szinten? p.F163Lfs*19
Eredmény: c.10delG, p.Glu4Serfs*3 Az out of frame deléciók Normál szekvencia: A T G C G A T T A G A G T A C A T A A C G G G G Met Arg Leu Glu Tyr Ile Thr Gly In-frame deléció (3 bázis vagy annak többszöröse) A T G C G A T T A G A G T A C A T A A C G G G G Met Arg Leu Glu Tyr Ile Thr Gly A T G C G A T T A Met Arg Leu
T A C A T A A C G G G G Tyr Ile Thr Gly
Out of frame deléció (3-mal nem osztható számú bázis kiesése) A T G C G A T T A G A G T A C A T A A C G G G G Met Arg Leu Glu Tyr Ile Thr Gly A T G C G A T T A A G T A C A T A A C G G G G A Met Arg Leu Ser Thr Stop
Misszensz mutáció egyetlen aminosav-változással járó mutáció beteg
c.179G>A, het p.G60D (p.Gly60Asp)
kontroll
Asp
Gly Asp
Leu
A magyarázat - Biztos, hogy a talált báziseltérés egy mutáció? • ismert, mint SNP? • vagy mint mutáció? • patogén? – – – – –
megváltoztatja az aminosavsorrendet? együtt öröklődik a betegséggel a családban? evolúciósan konzervált aminosavat érint? predikciós programok szerint patogén? megtalálható-e azonos etnikumú kontroll populációban?
Szükséges-e szülői minta? Összetett heterozigóta állapot autoszomális recesszív betegségben
Domináns betegségben azonosított mutáció •
ha a családi anamnézis pozitív: – hordozzák-e az érintett rokonok a mutációt?
•
ha a családi anamnézis negatív: – de novo alakult ki – vagy inkomplett a penetrancia?
a két mutáció valóban magyarázza a betegséget
Pozitív eredmény esetén mindig szükséges. Érdemes ezért mindig küldeni szülői mintát, már az első vizsgálat kérésekor. a két mutáció nem magyarázza a betegséget
A negatív genetikai lelet értelmezése • Többféle mutációt nehéz szekvenálással azonosítani: a promoterben, az intronokban lévőt, vagy egy nagyobb deléciót
• Ezért egy negatív genetikai lelet nem zárja ki, csak csökkenti egy gén kóroki szerepének lehetőségét.
• Csak a pozitív genetikai lelet biztos.
Összefoglalás • A monogénes betegségekért felelős gének azonosítása gyorsan halad, genetikai lelettel ezért egyre gyakrabban fogunk találkozni. • A nonszensz és a kereteltolódással járó mutációk a kódolt fehérje
megrövidüléséhez vezetnek, egyértelműen patogének. • A misszensz mutációk kóroki szerepét vizsgálni kell a genetikusnak. • A negatív genetikai lelet nem zárja ki, csak csökkenti a kóroki gén szerepének lehetőségét.
AR öröklésmenet - rizikóbecslés cisztás fibrózis: prevalencia: q2=1/2500, q=2%, p=98%, hordozóállapot: 2pq ~ 4%
hordozó-állapot valószínűsége 50%
⅔
~100%
érintett állapot valószínűsége
2pq
⅔ x 2pq x 0,25 = 0,7% az unokaöcs érintettségének esélye
