Genetische Variabilität, die auf eine Art (in unserem Fall Homo sapiens) beschränkt ist, wird als genetischer Polymorphismus (GP) bezeichnet.

Die Genome aller Menschen, mit Ausnahme von eineiigen Zwillingen, sind unterschiedlich.

Ausgeprägte Populations-, ethnische und vor allem individuelle Unterschiede in Genomen sowohl in ihrem semantischen Teil (Exons) als auch in ihren nicht kodierenden Sequenzen (Intergene Gaps, Introns usw.) sind auf verschiedene Mutationen zurückzuführen, die zu HP führen. Letzteres wird normalerweise als Mendelsches Merkmal definiert, das in einer Population in mindestens 2 Varianten mit einer Häufigkeit von jeweils mindestens 1% auftritt. Die Untersuchung von HP ist das Hauptziel des schnell wachsenden Programms "Human Genetic Diversity" (siehe Tabelle 1.1).

HP kann qualitativ sein, wenn Nukleotidsubstitutionen auftreten, oder quantitativ, wenn die Anzahl der Nukleotidwiederholungen unterschiedlicher Länge in der DNA variiert. Beide Arten von HP finden sich sowohl im Sinn (proteinkodierend) als auch in den extragenen Sequenzen des DNA-Moleküls.

Qualitative HP wird hauptsächlich durch einzelne Nukleotidsubstitutionen repräsentiert, den sogenannten Einzelnukleotidpolymorphismus (SNP). Dies ist der häufigste Hausarzt. Bereits die erste vergleichende Untersuchung der Genome von Vertretern verschiedener Rassen und ethnischer Gruppen zeigte nicht nur die tiefe genetische Verwandtschaft aller Menschen (die Ähnlichkeit der Genome beträgt 99,9%), sondern ermöglichte auch wertvolle Informationen über die Herkunft des Menschen , die Wege seiner Besiedlung rund um den Planeten und die Wege der Ethnogenese. Die Lösung vieler Probleme der Genogeographie, die Entstehung des Menschen, die Evolution des Genoms in Phylogenese und Ethnogenese - das ist der Kreis grundlegender Probleme, denen sich diese sich schnell entwickelnde Richtung gegenübersieht.

Quantitative GP – dargestellt durch Variationen in der Anzahl von Tandem-Wiederholungen (STR – Short Tandem Repeats) in Form von 1–2 Nukleotiden (Mikrosatelliten-DNA) oder 3–4 oder mehr Nukleotiden pro Kern-(Wiederholungs-)Einheit. Dies ist die sogenannte Minisatelliten-DNA. Schließlich können DNA-Wiederholungen eine große Länge und eine in der Nukleotidzusammensetzung variable innere Struktur haben – die sogenannten VNTR (Variable Number Tandem Repeats).

Quantitative GP bezieht sich in der Regel auf Offsense-nichtkodierende (kodierende) Regionen des Genoms. Die einzige Ausnahme sind Trinukleotid-Wiederholungen. Häufiger ist es CAG (Citosin-Adenin-Guanin) - ein Triplett, das Glutaminsäure codiert. Sie sind auch in den kodierenden Sequenzen einer Reihe von Strukturgenen zu finden. Insbesondere sind solche GPs charakteristisch für Gene für „Expansionskrankheiten“ (siehe Kapitel 3). In diesen Fällen verlieren GPs bei Erreichen einer bestimmten Kopienzahl des Trinukleotid- (Polynukleotid-) Repeats ihre funktionelle Neutralität und manifestieren sich als eine spezielle Art von sogenannten "dynamischen Mutationen". Letztere sind besonders charakteristisch für eine große Gruppe neurodegenerativer Erkrankungen (Chorea Huntington, Morbus Kennedy, spinozerebelläre Ataxie etc.). Die charakteristischen klinischen Merkmale solcher Krankheiten sind: späte Manifestation, Antizipationseffekt (Erhöhung der Schwere der Krankheit in nachfolgenden Generationen), das Fehlen wirksamer Behandlungsmethoden (siehe Kapitel 3).

Alle Menschen, die heute unseren Planeten bewohnen, sind in der Tat genetisch gesehen Brüder und Schwestern. Darüber hinaus überstieg die interindividuelle Variabilität selbst bei der Sequenzierung der Gene von Vertretern der weißen, gelben und schwarzen Rassen nicht 0,1 % und war hauptsächlich auf einzelne Nukleotidsubstitutionen, SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms), zurückzuführen. Solche Substitutionen sind sehr zahlreich und treten alle 250-400 bp auf. Ihre Gesamtzahl im Genom wird auf 10-13 Millionen geschätzt (Tabelle 1.2). Man geht davon aus, dass etwa die Hälfte aller SNPs (5 Millionen) im Sinne (exprimiert) Teil des Genoms sind. Wie sich herausstellte, sind diese Substitutionen besonders wichtig für die molekulare Diagnose von Erbkrankheiten. Sie spielen die Hauptrolle in der menschlichen HP.

Heute ist bekannt, dass Polymorphismus für fast alle menschlichen Gene charakteristisch ist. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass es eine ausgeprägte ethnische und Bevölkerungsspezifität aufweist. Dieses Merkmal macht es möglich, polymorphe Genmarker in ethnischen und Bevölkerungsstudien umfassend zu verwenden. Polymorphismus, der die semantischen Teile von Genen betrifft, führt häufig zum Austausch von Aminosäuren und zum Auftreten von Proteinen mit neuen funktionellen Eigenschaften. Substitutionen oder Wiederholungen von Nukleotiden in den regulatorischen (Promotor-)Regionen von Genen können einen signifikanten Effekt auf die Expressionsaktivität von Genen haben. Vererbte polymorphe Veränderungen in Genen spielen eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung des einzigartigen biochemischen Profils jedes Menschen, bei der Beurteilung seiner erblichen Veranlagung für verschiedene häufige multifaktorielle (multifaktorielle) Krankheiten. Die Erforschung der medizinischen Aspekte von HP ist die konzeptionelle und methodische Grundlage der prädiktiven (prädiktiven) Medizin (siehe 1.2.5).

Jüngste Studien haben gezeigt, dass Einzelnukleotid-Substitutionen (SNPs) und kurze Tandem-Mono-, Di- und Trinukleotid-Wiederholungen dominieren, aber keineswegs die einzigen Polymorphismus-Varianten im menschlichen Genom. Kürzlich wurde berichtet, dass etwa 12 % aller menschlichen Gene in mehr als zwei Kopien vorhanden sind. Daher dürften die realen Unterschiede zwischen den Genomen verschiedener Menschen die zuvor postulierten 0,1 % deutlich überschreiten. Auf dieser Grundlage wird derzeit angenommen, dass die Nähe nicht verwandter Genome nicht 99,9 % beträgt, wie früher angenommen, sondern ungefähr gleich etwa 990 %. Besonders überraschend war die Tatsache, dass nicht nur die Kopienzahl einzelner Gene, sondern sogar ganze Fragmente von Chromosomen mit Größen von 0,65-1,3 Megabasen (1 Mgb = 10 6 bp) im Genom variieren können. In den letzten Jahren wurden mit der Methode der vergleichenden genomischen Hybridisierung auf Chips, die DNA-Sonden enthalten, die dem gesamten menschlichen Genom entsprechen, erstaunliche Daten erhalten, die den Polymorphismus einzelner Genome in großen (5–20 Mgb) DNA-Fragmenten belegen. Dieser Polymorphismus wird Kopienzahlvariation genannt und sein Beitrag zur menschlichen Pathologie wird derzeit aktiv untersucht.

Nach modernen Daten ist der quantitative Polymorphismus im menschlichen Genom viel breiter als bisher angenommen; Die wichtigste qualitative Variante des Polymorphismus sind Einzelnukleotidsubstitutionen - SNPs.

1.2.З.1. Internationales Projekt "Haploides Genom" (NarMar)

Die entscheidende Rolle bei der Erforschung genomischer Polymorphismen kommt dem internationalen Projekt zur Erforschung des haploiden menschlichen Genoms – „Haploid map“ – HapMap zu.

Das Projekt wurde 2002 vom Institute for the Study of the Human Genome (USA) initiiert. Das Projekt wurde von 200 Forschern aus 6 Ländern (USA, Großbritannien, Kanada, Japan, China, Nigeria) durchgeführt, die ein wissenschaftliches Konsortium bildeten . Ziel des Projektes ist es, eine genetische Karte der nächsten Generation zu erhalten, deren Grundlage die Verteilung von Single Nucleotide Substitutions (SNPs) im haploiden Satz aller 23 menschlichen Chromosomen sein soll.

Die Essenz des Projekts besteht darin, dass bei der Analyse der Verteilung bereits bekannter SNPs (ONZ) in Individuen mehrerer Generationen benachbarte oder eng benachbarte SNPs in der DNA eines Chromosoms blockweise vererbt werden. Ein solcher SNP-Block ist ein Haplotyp – ein allelischer Satz mehrerer Loci, die sich auf demselben Chromosom befinden (daher der Name des NarMar-Projekts). Jeder der abgebildeten SNPs fungiert als unabhängiger molekularer Marker. Um eine genomweite Karte von SNPs zu erstellen, ist es jedoch wichtig, dass die genetische Verknüpfung zwischen zwei benachbarten SNPs sehr zuverlässig ist. Durch Verknüpfung solcher SNP-Marker mit dem untersuchten Merkmal (Krankheit, Symptom) werden die wahrscheinlichsten Lokalisationsorte von Kandidatengenen bestimmt, deren Mutationen (Polymorphismus) mit der einen oder anderen multifaktoriellen Krankheit assoziiert sind. Normalerweise werden mehrere SNPs, die eng mit einem bereits bekannten Mendelschen Merkmal verknüpft sind, für die Kartierung ausgewählt. Solche gut charakterisierten ONZs mit einer Häufigkeit seltener Allele von mindestens 5 % werden als Marker-SNPs (tagSNPs) bezeichnet. Es wird erwartet, dass nur etwa 500.000 tagSNPs schließlich aus den etwa 10 Millionen DHCs ausgewählt werden, die während des Projekts im Genom jedes Individuums vorhanden sind.

Aber selbst diese Zahl reicht völlig aus, um das gesamte menschliche Genom mit der ONZ-Karte abzudecken. Natürlich eröffnet die allmähliche Sättigung des Genoms mit solchen punktförmigen molekularen Markern, die für eine genomweite Analyse geeignet sind, große Aussichten für die Kartierung vieler noch unbekannter Gene, deren allelische Varianten mit verschiedenen schweren Krankheiten assoziiert (verknüpft) sind.

Die erste Phase des 138 Millionen Dollar teuren NarMar-Projekts wurde im Oktober 2005 abgeschlossen. Die Genotypisierung von über einer Million DHCs (1.007.329) wurde bei 270 Vertretern von 4 Populationen (90 europäische Amerikaner, 90 Nigerianer, 45 Chinesen und 45 Japaner) durchgeführt. Das Ergebnis der Arbeit war eine haploide SNP-Karte, die Informationen über die Verteilung und Häufigkeit von Marker-SNPs in den untersuchten Populationen enthält.

Als Ergebnis der zweiten Phase des HapMap-Projekts, die im Dezember 2006 endete, wurde dieselbe Stichprobe von Personen (269 Personen) für weitere 4.600.000 SNPs genotypisiert. Bis heute enthält die Next Generation Genetic Map (NarMar) bereits Informationen zu mehr als 5,5 Millionen NHCs. In seiner endgültigen Version, die angesichts der immer schneller werdenden SNP-Kartierung in naher Zukunft verfügbar sein wird, wird es Informationen zu 9.000.000 SNPs des haploiden Satzes geben. Dank NarMar, das nicht nur SNPs von bereits kartierten Genen mit bekannten Phänotypen enthält, sondern auch SNPs von noch nicht identifizierten Genen, erhalten Wissenschaftler einen leistungsstarken universellen Navigator, der für eine gründliche Analyse des Genoms jedes Individuums für eine schnelle und effiziente Kartierung erforderlich ist von Genen, deren allelische Varianten für verschiedene multifaktorielle Erkrankungen prädisponieren, um großangelegte Studien zur menschlichen Populationsgenetik, Pharmakogenetik und individuellen Medizin durchzuführen.

Francis Collins, Direktor des National Institute for the Study of the Human Genome (USA): „Schon als ich vor 20 Jahren über das Humangenomprogramm sprach, träumte ich von einer Zeit, in der der genomische Ansatz zu einem Werkzeug für die Diagnose und Behandlung werden würde und Prävention schwerer Volkskrankheiten, an denen erkrankte Menschen leiden, füllen unsere Krankenhäuser, Kliniken und Arztpraxen. Erfolge

Das NarMar-Projekt ermöglicht es uns, diesem Traum heute einen ernsthaften Schritt näher zu kommen“ (http://www.the-scientist.com/2006/2/1/46/1/).

Tatsächlich war es mit der NarMar-Technik möglich, das für Makuladegeneration verantwortliche Gen schnell zu kartieren, das Hauptgen und mehrere Genmarker von Herzerkrankungen zu identifizieren, Chromosomenregionen zu bestimmen und Gene zu finden, die mit Osteoporose, Asthma bronchiale, Typ 1 und Typ 2 in Verbindung stehen Diabetes und auch mit Prostatakrebs. Mit der NarMar-Technologie ist es möglich, nicht nur ein genomweites Screening durchzuführen, sondern auch einzelne Teile des Genoms (Chromosomenfragmente) und sogar Kandidatengene zu untersuchen. Die Kombination der Nar-Mar-Technologie mit den Fähigkeiten von hochauflösenden Hybridisierungs-DNA-Chips und einem speziellen Computerprogramm machte ein genomweites Assoziationsscreening verfügbar und machte eine echte Revolution in der prädiktiven Medizin im Hinblick auf die effektive Identifizierung von Genen, die für verschiedene MDs prädisponieren ( siehe Kapitel 8 und 9).

In Anbetracht der Tatsache, dass genetischer Polymorphismus keineswegs auf ONZ beschränkt ist und molekulare Variationen des Genoms viel vielfältiger sind, haben Wissenschaftler und Herausgeber der wissenschaftlichen Zeitschrift Human Mutation Richard Cotton (Australien) und Haig Kazazian (USA) das Human Variom Project initiiert, das dessen Zweck es ist, universelle Bankdaten zu erstellen, die nicht nur Informationen zu Mutationen enthalten, die zu verschiedenen monogenen Krankheiten führen, sondern auch zu Polymorphismen, die zu multifaktoriellen Krankheiten prädisponieren - http://www.humanvariomeproject.org/index.php?p = News . Angesichts der eher willkürlichen Grenzen zwischen „Polymorphismus“ und „Mutationen“ ist die Schaffung einer solchen universellen Bibliothek von Genomvariationen nur zu begrüßen.

Leider müssen wir feststellen, dass während im Fall des Humangenomprojekts in Russland noch einige Versuche unternommen wurden, sich an gemeinsamer Forschung zu beteiligen, bei der Durchführung des internationalen NarMar-Projekts einheimische Wissenschaftler praktisch nicht beteiligt waren. Dementsprechend ist es sehr problematisch, die Technologie des genomweiten Screenings von SNPs in Russland ohne die notwendige Hard- und Software einzusetzen, während angesichts der Populationsmerkmale des genetischen Polymorphismus die Einführung der GWAS-Technologie in Russland absolut notwendig ist ( siehe Kapitel 9).

Mit großem Bedauern müssen wir feststellen, dass die bereits bestehende kolossale Kluft zwischen einheimischer und fortschrittlicher Weltwissenschaft auf dem Gebiet der Erforschung des menschlichen Genoms nach Abschluss des NarMar-Programms nur noch rasch größer werden wird.

1.2.З.2. Neue Projekte zur Erforschung des menschlichen Genoms

Das NarMar-Projekt ist keineswegs das einzige, obwohl es das fortschrittlichste in der Erforschung der strukturellen und funktionellen Organisation des menschlichen Genoms unserer Zeit ist. Ein weiteres internationales Projekt - ENCODE "Encyclopedia of DNA elements", initiiert vom National Institute of Human Genome Research, USA (NIHGR) (National Institute of Human Genome Research - NIHGR). Sein Ziel ist die genaue Identifizierung und Kartierung aller proteinsynthetisierenden Gene und funktionell bedeutsamen Elemente des menschlichen Genoms. Als Pilotstudie beinhaltet das Projekt die wiederholte Sequenzierung und detaillierte Untersuchung eines Fragments des Genoms von bis zu 1 % der gesamten DNA-Länge. Der wahrscheinlichste Kandidat ist eine Genomregion von etwa 30 Megabasen (Millionen bp) im kurzen Arm von Chromosom 6. Dort ist der strukturell und funktionell sehr komplexe HLA-Lokus für die Synthese von Histokompatibilitätsantigenen verantwortlich . Es ist geplant, die HLA-Region bei 100 Patienten mit Autoimmunerkrankungen (systemischer Lupus erythematodes, Typ-1-Diabetes, Multiple Sklerose, Asthma bronchiale etc.) und bei 100 somatisch gesunden Spendern zu sequenzieren, um die molekulare Natur der Genmerkmale bei diesen zu verstehen Pathologien. In ähnlicher Weise wird vorgeschlagen, Kandidatengene in Loci zu identifizieren, die eine nicht-zufällige Assoziation mit häufigen schweren Erkrankungen multifaktorieller Natur aufweisen. Die Ergebnisse des ENCODE-Projekts wurden bereits teilweise veröffentlicht, der HLA-Lokus ist darin jedoch nicht enthalten.

Ein weiteres Projekt - NIHGR "Chemical Genomics" - zielt darauf ab, eine öffentliche Bibliothek von Chemikalien, hauptsächlich organische Verbindungen, zu schaffen, die für die Untersuchung der wichtigsten Stoffwechselwege des Körpers geeignet ist, direkt mit dem Genom interagiert und vielversprechend für die Entwicklung neuer Medikamente ist.

Das Genome to Life-Projekt „Genome for Life“ beschäftigt sich mit den Besonderheiten des Stoffwechsels und der Organisation des Genoms humanpathogener Einzeller. Es wird davon ausgegangen, dass das Ergebnis seiner Implementierung computerisierte Modelle der Reaktion von Mikroben auf äußere Einflüsse sein werden. Die Forschung konzentriert sich auf vier Hauptbereiche: bakterielle Proteine, Regulationsmechanismen von Genen, mikrobielle Assoziationen (Symbiose), Interaktion mit dem menschlichen Körper (www.genomestolife.org).

Schließlich hat der Wellcome Trust, die wichtigste Organisation zur Finanzierung wissenschaftlicher Projekte im Vereinigten Königreich, das Structural Genomic Consortium gegründet. Ziel ist es, die Effizienz der Suche und Synthese neuer zielgerichteter Medikamente auf der Grundlage von Daten aus der Untersuchung des menschlichen Genoms zu steigern.

In direktem Zusammenhang mit prädiktiver Medizin und Pharmakogenetik steht das Environmental Genome Project, das in den USA und Westeuropa entwickelt wird. Einige Details dieses Projekts werden im nächsten Kapitel besprochen.

Unter genetischem Polymorphismus versteht man einen Zustand langfristiger Diversität von Genotypen, wenn die Häufigkeit selbst der seltensten Genotypen in Populationen 1 % übersteigt. Genetischer Polymorphismus wird durch Mutationen und Rekombinationen von genetischem Material aufrechterhalten. Wie zahlreiche Studien zeigen, ist der genetische Polymorphismus weit verbreitet. Nach theoretischen Berechnungen wird es also in den Nachkommen aus der Kreuzung zweier Individuen, die sich nur in zehn Loci unterscheiden, von denen jeder durch 4 mögliche Allele repräsentiert wird, etwa 10 Milliarden Individuen mit unterschiedlichen Genotypen geben.

Je größer der Bestand an genetischem Polymorphismus in einer bestimmten Population ist, desto leichter kann sie sich an eine neue Umgebung anpassen und desto schneller schreitet die Evolution voran. Es ist jedoch praktisch unmöglich, die Anzahl der polymorphen Allele mit herkömmlichen genetischen Methoden abzuschätzen, da die bloße Tatsache des Vorhandenseins eines Gens im Genotyp festgestellt wird, indem Individuen mit verschiedenen Formen des durch dieses Gen bestimmten Phänotyps gekreuzt werden. Wenn man den Anteil von Personen mit unterschiedlichen Phänotypen in der Population kennt, kann man herausfinden, wie viele Allele an der Bildung eines bestimmten Merkmals beteiligt sind.

Seit den 1960er Jahren wird die Methode der Protein-Gelelektrophorese (einschließlich Enzymen) weit verbreitet verwendet, um genetische Polymorphismen zu bestimmen. Mit dieser Methode ist es möglich, die Bewegung von Proteinen in einem elektrischen Feld abhängig von ihrer Größe, Konfiguration und Gesamtladung zu verschiedenen Abschnitten des Gels und dann durch die Position und Anzahl der darin erscheinenden Flecken zu bewirken Identifizieren Sie in diesem Fall die zu untersuchende Substanz. Um den Grad des Polymorphismus bestimmter Proteine ​​in Populationen zu beurteilen, werden normalerweise etwa 20 oder mehr Loci untersucht, und dann werden die Anzahl allelischer Gene und das Verhältnis von Homo- und Heterozygoten mathematisch bestimmt. Studien zeigen, dass einige Gene dazu neigen, monomorph zu sein, während andere extrem polymorph sind.

Unterscheiden Sie zwischen Übergangspolymorphismus und ausgewogenem Polymorphismus, der vom Selektionswert der Gene und dem Druck der natürlichen Selektion abhängt.

Übergangspolymorphismus tritt in einer Population auf, wenn ein früher häufiges Allel durch andere Allele ersetzt wird, die ihren Trägern eine höhere Fitness verleihen (multipler Allelismus). Beim Übergangspolymorphismus wird eine gerichtete Verschiebung im Prozentsatz der Genotypformen beobachtet. Übergangspolymorphismus ist der Hauptweg der Evolution, seine Dynamik. Ein Beispiel für Übergangspolymorphismus kann das Phänomen des industriellen Mechanismus sein. Als Folge der Luftverschmutzung in den Industriestädten Englands in den letzten hundert Jahren haben mehr als 80 Schmetterlingsarten dunkle Formen entwickelt. Wenn zum Beispiel die Birkenmotten vor 1848 eine blasse cremefarbene Farbe mit schwarzen Punkten und separaten dunklen Flecken hatten, erschienen 1848 die ersten dunklen Formen in Manchester, und 1895 waren bereits 98% der Motten dunkel geworden. Dies war auf das Verrußen von Baumstämmen und das selektive Fressen von Lichtschmetterlingen durch Drosseln und Rotkehlchen zurückzuführen. Später wurde festgestellt, dass die dunkle Färbung des Körpers bei Motten durch ein mutiertes melanistisches Allel erfolgt.

Ausgewogener Polymorphismus ist gekennzeichnet durch das Fehlen einer Verschiebung der Zahlenverhältnisse verschiedener Formen, Genotypen in Populationen unter stabilen Umweltbedingungen. Gleichzeitig bleibt der Prozentsatz der Formulare entweder von Generation zu Generation gleich oder schwankt um einen konstanten Wert. Im Gegensatz zum Übergang ist der ausgewogene Polymorphismus die Statik der Evolution. ich.ich Schmalhausen (1940) nannte es einen Gleichgewichts-Heteromorphismus.

Ein Beispiel für ausgewogenen Polymorphismus ist das Vorhandensein von zwei Geschlechtern bei monogamen Tieren, da sie gleichwertige Selektionsvorteile haben. Ihr Bevölkerungsverhältnis beträgt 1:1. Bei der Polygamie kann der Selektionswert für Vertreter verschiedener Geschlechter unterschiedlich sein, und dann werden Vertreter eines Geschlechts entweder zerstört oder in größerem Umfang als Personen des anderen Geschlechts der Fortpflanzung entzogen. Ein weiteres Beispiel sind menschliche Blutgruppen nach dem ABO-System. Dabei kann die Häufigkeit verschiedener Genotypen in verschiedenen Populationen variieren, bleibt jedoch in jeder spezifischen Population von Generation zu Generation konstant. Dies liegt daran, dass kein Genotyp einen selektiven Vorteil gegenüber anderen hat. Also, obwohl Männer mit der ersten Blutgruppe, wie Statistiken zeigen, eine höhere Lebenserwartung haben als Männer mit anderen Blutgruppen, entwickeln sie eher als andere ein Zwölffingerdarmgeschwür, das, wenn es perforiert wird, zum Tod führen kann.

Das genetische Gleichgewicht in Populationen kann durch den Druck spontaner Mutationen gestört werden, die in jeder Generation mit einer bestimmten Häufigkeit auftreten. Die Persistenz oder Eliminierung dieser Mutationen hängt davon ab, ob die natürliche Selektion sie begünstigt oder ablehnt. Wenn man das Schicksal von Mutationen in einer bestimmten Population verfolgt, kann man von ihrem adaptiven Wert sprechen. Letztere ist gleich 1, wenn die Selektion sie nicht ausschließt und der Ausbreitung nicht entgegenwirkt. In den meisten Fällen ist der Indikator für den Anpassungswert mutierter Gene kleiner als 1, und wenn sich die Mutanten vollständig nicht reproduzieren können, ist er gleich Null. Solche Mutationen werden durch natürliche Selektion beiseite gefegt. Dasselbe Gen kann jedoch wiederholt mutieren, was seine Eliminierung durch Selektion kompensiert. In solchen Fällen kann ein Gleichgewicht erreicht werden, bei dem das Erscheinen und Verschwinden von mutierten Genen ausgeglichen wird. Ein Beispiel ist die Sichelzellenanämie, wenn ein dominant mutiertes Gen in einem Homozygoten zum frühen Tod des Organismus führt, Heterozygoten für dieses Gen jedoch gegen Malaria resistent sind. In Gebieten, in denen Malaria verbreitet ist, liegt ein ausgewogener Polymorphismus im Gen für Sichelzellenanämie vor, da neben der Eliminierung von Homozygoten auch eine Gegenselektion zugunsten von Heterozygoten stattfindet. Durch Multivektorselektion im Genpool von Populationen bleiben Genotypen in jeder Generation erhalten, was die Anpassungsfähigkeit der Organismen unter Berücksichtigung lokaler Bedingungen sicherstellt. Neben dem Sichelzellgen gibt es eine Reihe anderer polymorpher Gene in menschlichen Populationen, von denen angenommen wird, dass sie das Phänomen der Heterosis verursachen.

Rezessive Mutationen (einschließlich schädlicher), die sich bei Heterozygoten nicht phänotypisch manifestieren, können sich in Populationen auf einem höheren Niveau ansammeln als schädliche dominante Mutationen.

Genetische Polymorphie ist eine Voraussetzung für kontinuierliche Evolution. Dank ihm kann es in einer sich ändernden Umgebung immer genetische Varianten geben, die an diese Bedingungen vorab angepasst sind. In einer Population diploider zweihäusiger Organismen kann ein riesiges Reservoir an genetischer Variabilität in einem heterozygoten Zustand gespeichert werden, ohne sich phänotypisch zu manifestieren. Letzteres kann offensichtlich in polyploiden Organismen noch höher sein, in denen nicht ein, sondern mehrere mutierte Allele hinter dem phänotypisch manifestierten normalen Allel verborgen sein können.

Jeder Mensch ist einzigartig, und diese Einzigartigkeit ist durch die individuelle Kombination von Genen (Genotyp) möglich. Der allgemeine Gensatz ist bei allen Menschen gleich, er bestimmt die charakteristischen Merkmale aus Sicht der gesamten Art. Die einzigartigen Unterschiede jedes Organismus entstehen aufgrund unterschiedlicher Kombinationen von DNA-Elementen.

DNA-Zellen, die sich auf den gleichen Teilen des Chromosoms (Loci) befinden und unterschiedliche Stadien desselben Merkmals bereitstellen, sind polymorph (polys - viele und morphe - Aussehen, Form, Bild). Ihre duale Natur beruht auf unterschiedlichen Allelen, oder mit anderen Worten, Formen.

Verschiedene Allele entstehen durch Mutationen, dh spontane oder gerichtete Veränderungen der DNA-Struktur unter dem Einfluss provozierender Faktoren. Der Genpolymorphismus bestimmt individuelle Unterschiede in der Entwicklung körperlicher oder geistiger Merkmale einer Person, verursacht aber darüber hinaus eine Veranlagung für bestimmte Krankheiten.

In Fällen, in denen Mutationen nicht das Vorhandensein der Pathologie selbst bestimmen, sondern nur eine Veranlagung dazu, kann sie sich nur unter dem Einfluss bestimmter äußerer oder innerer Faktoren entwickeln. Insbesondere kann sich aufgrund einer Schwangerschaft oder einer Exposition gegenüber Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems - Vorhofflimmern, Bluthochdruck, Krampfadern usw. - eine genetische Thrombophilie entwickeln.

Auch unter dem Einfluss provozierender Faktoren entwickelt sich Thrombophilie nicht bei allen Menschen, die dazu neigen, alles hängt von den individuellen Eigenschaften des Organismus ab.

Bei den meisten Patienten mit einer Veranlagung zur Bildung von Blutgerinnseln ist dieses Merkmal genau angeboren, dh während der fötalen Entwicklung erworben. In diesem Fall gibt es zwei Möglichkeiten für das Auftreten von Polymorphismus. Zum einen kann es aus der Kombination verschiedener Allele des Vaters und der Mutter in einem Gen resultieren, zum anderen kann ein polymorphes Gen vollständig von einem der Elternteile vererbt werden.

Jeder Mensch kann viele polymorphe Gene haben, aber nicht alle können zu Thrombophilie führen. Einige von ihnen verursachen völlig harmlose Unterschiede zwischen einer bestimmten Person und anderen, andere führen zu genetischen Krankheiten. Nur wenige Gene, die mit dem Blutgerinnungssystem zusammenhängen, können das Auftreten von Thrombophilie beeinflussen.

Prothrombin-Polymorphismus

Prothrombin (Gerinnungsfaktor II oder F2) ist einer der Hauptbestandteile des Gerinnungssystems. Dies ist eine komplexe Proteinstruktur, die Thrombin vorausgeht, dem Hauptenzym der Hämostase (Gerinnung), das direkt an der Bildung von Blutgerinnseln beteiligt ist. Bei der Analyse des Prothrombinpolymorphismus können folgende Ergebnisse erzielt werden:

1. Prothrombin-Zeit. Dieser in Sekunden ausgedrückte Wert entspricht der Gerinnungszeit. Normalerweise sollte die vorhergesagte Zeit im Bereich von 9–12,6 Sekunden liegen.
2. Prothrombin-Index. Dies ist ein Indikator, der als Verhältnis der Prothrombinzeit des Patienten zum Normwert für ein bestimmtes Alter und Geschlecht in Prozent berechnet wird. Ein Prothrombinindex im Bereich von 77 bis 120 % gilt als normal.
3. Prothrombin nach Quick. Dies ist die modernste und genaueste Analyse für Prothrombin-Polymorphismus. Das Ergebnis der Studie errechnet sich aus dem Verhältnis der Aktivität des Patientenplasmas zum Normwert des Kontrollplasmas in Prozent. Ein normaler Indikator ist 78-142%.

Das Auftreten einer Prädisposition für Thrombose wird durch einen erhöhten Prothrombinindex beeinflusst, der die Norm um das 1,5-2-fache überschreiten kann. Die resultierende Mutation wird autosomal-dominant vererbt, das heißt, selbst wenn das Gen des zweiten Elternteils normal ist, erbt das Kind einen Polymorphismus, der zu Thrombophilie führen kann oder nicht.

Mutation Leiden

Der Polymorphismus des Leiden-Faktors (Faktor V) des Gerinnungssystems ist einer der gefährlichsten in Bezug auf das Thromboserisiko. Diese Komponente des Gerinnungsprozesses oder mit anderen Worten Proaccelerin ist ein Protein, das in der Leber synthetisiert wird. Es ist ein Cofaktor, also ein Hilfselement, das an der Umwandlung von Prothrombin in Thrombin beteiligt ist.

Die Leiden-Mutation tritt bei 5% der Gesamtbevölkerung des Planeten auf, und insbesondere bei Patienten, die an Thrombose leiden, tritt dieses Merkmal bei 20-40% auf. Wenn beide Elternteile ein polymorphes Proaccelerin-Gen hatten, beträgt das Risiko, bei einem Kind eine Thrombophilie zu entwickeln, 80 %, aber wenn das Phänomen nur beim Vater oder der Mutter auftritt, beträgt die Wahrscheinlichkeit 7 %.

Das Risiko, eine Thrombophilie mit Mutation des Leiden-Faktors zu entwickeln, steigt bei Vorhandensein der folgenden provozierenden Faktoren:

• chirurgische Eingriffe, insbesondere an den Beckenorganen;
• der Zeitraum nach einer Operation oder Verletzung, was auf eine lange statische Position hindeutet;
• bösartige Tumore;
• Übergewicht;
• chronische Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems;
• Einnahme von Medikamenten aus bestimmten pharmakologischen Gruppen;
• Einnahme von oralen Kontrazeptiva (Antibabypillen) und anderen hormonellen Arzneimitteln;
• Schwangerschaft, Geburt und Wochenbett;
• häufige lange Reisen und Flüge;
• häufige Venenkatheterisierung;
• Austrocknung.

Die meisten Menschen mit nur einem mutierten Proaccelerin-Gen mit einem normalen zweiten Allel haben in ihrem ganzen Leben keinen einzigen Fall von Thrombose. Wenn ein polymorphes Gen gleichzeitig durch zwei veränderte Allele repräsentiert wird, ist es ohne regelmäßige Vorbeugungsmaßnahmen fast unmöglich, den Einfluss der Thrombophilie zu verhindern.

Faktor-VII-Polymorphismus

Faktor VII oder F7 (Proconvertin) ist ein Element des Blutgerinnungssystems, das an der frühen Phase der Thrombusbildung beteiligt ist. Zusammen mit einigen anderen Faktoren der Blutstillung trägt es zur Aktivierung von Faktor X bei, der wiederum Prothrombin von einem passiven Zustand in einen aktiven überführt und die Bildung von Thrombin fördert.

Proconvertin wird in der Leber unter dem Einfluss von Vitamin K synthetisiert.

Im Gegensatz zu anderen Genpolymorphismen wirkt sich die Faktor-VII-Mutation bei Thrombophilie positiv aus. Eine Veränderung der Primärstruktur von Proconvertin trägt zu einer Abnahme seiner enzymatischen Aktivität bei, das heißt, es wird eine geringere Wirkung auf die Aktivierung der Umwandlung von Prothrombin zu Thrombin haben.

Der Polymorphismus des Faktor-VII-Hämostasegens beeinflusst nicht nur die Verringerung des Thromboserisikos, sondern auch die Verringerung der Wahrscheinlichkeit einer Fehlgeburt, dh einer Fehlgeburt. Außerdem verringert sich unter dem Einfluss der Mutation das Risiko eines Herzinfarkts, und wenn es dazu kommt, dann sinkt auch die Wahrscheinlichkeit des Todes. Es erhöht jedoch auch das Blutungsrisiko.

Fibrinogen-Polymorphismus

Fibrinogen (Faktor I, F1) ist ein spezifisches Protein, das in gelöster Form im Blut vorkommt und bei Blutungen die Grundlage für die Bildung eines Blutgerinnsels bildet. Unter dem Einfluss von Thrombin wird diese Komponente in Fibrin umgewandelt, das unter dem Einfluss von Enzymen direkt in einen Thrombus umgewandelt wird.

Fibrinogen wird F1 genannt, weil es als erstes von Wissenschaftlern entdeckt wurde.

Der Fibrinogen-Polymorphismus erhöht die Wahrscheinlichkeit einer Thrombusbildung signifikant, aber in den meisten Fällen tritt dies unter dem Einfluss externer negativer Faktoren auf. Dazu gehören entzündliche, infektiöse und Autoimmunpathologien. Folgende Provokateure können ebenfalls Einfluss nehmen:

• Diabetes mellitus;
• Übergewicht;
• bösartige Neubildungen;
• akuter Myokardinfarkt;
• Hautverletzung;
• Rauchen;
• Hepatitis;
• Tuberkulose.

Es sollte auch berücksichtigt werden, dass bei der Durchführung von Tests ein Anstieg des Fibrinogenspiegels durch Stress, vorherige intensive körperliche Aktivität, erhöhte Cholesterinwerte, Einnahme oraler Kontrazeptiva usw. beeinflusst werden kann. Es wird nicht empfohlen, eine Studie bei Erkältungen durchzuführen.

Genpolymorphismustests

Die Genpolymorphie wird mit einem spezifischen Bluttest diagnostiziert, der morgens auf nüchternen Magen aus einer Vene entnommen wird. Sie können sich einer solchen Untersuchung in klinischen Diagnosezentren oder privaten Krankenhäusern unterziehen, da eine solche Leistung in öffentlichen Kliniken nicht angeboten wird. Es lohnt sich, sich darauf vorzubereiten, dass jede Analyse zwischen 1,5 und 4 Tausend Rubel kosten kann und möglicherweise mehrere davon benötigt werden.

Ein Termin für jede Analyse wird vom behandelnden Arzt auf der Grundlage der Ergebnisse einer allgemeinen Blutuntersuchung vergeben. Jeder Spezialist kann zur Untersuchung schicken - ein Therapeut, Chirurg, Phlebologe usw., aber nur ein Hämatologe sollte die Ergebnisse entschlüsseln. Versuchen Sie nicht, selbst eine Schlussfolgerung zu ziehen.

Häufig wird während der Schwangerschaft eine Analyse auf Genpolymorphismus verordnet, da eine Thrombophilie während der Schwangerschaft zu irreparablen Folgen führen kann. Dazu gehören intrauterine Wachstumsverzögerung, Schwangerschaftsversagen, Fehlgeburt und Frühgeburt. Trotzdem kann jede Frau mit einer solchen Diagnose ein gesundes Kind ohne Kaiserschnitt zur Welt bringen, wenn sie sich vollständig an die Empfehlungen des Arztes hält.



Polymorphismus menschlicher Populationen. genetische Fracht.

Klassifizierung von Polymorphismus.

Genetischer Polymorphismus menschlicher Populationen.

genetische Belastung.

Genetische Aspekte der Veranlagung zu Krankheiten.

Natürliche Auslese kann:

Stabilisieren Sie die Ansicht;

Führen zu neuer Artenbildung;

Vielfalt fördern.

Polymorphismus- die Existenz von zwei oder mehr stark unterschiedlichen Phänotypen in einer einzigen Panmix-Population. Sie können normal oder anormal sein. Polymorphismus ist ein Intrapopulationsphänomen.

Polymorphismus passiert:

Chromosomal;

Übergang;

Ausgewogen.

Genetischer Polymorphismus tritt auf, wenn ein Gen durch mehr als ein Allel repräsentiert wird. Ein Beispiel sind Blutgruppensysteme.

Chromosomaler Polymorphismus - zwischen Individuen gibt es Unterschiede in einzelnen Chromosomen. Dies ist das Ergebnis von Chromosomenaberrationen. Es gibt Unterschiede in heterochromatischen Regionen. Wenn die Veränderungen keine pathologischen Folgen haben - chromosomaler Polymorphismus, ist die Art der Mutationen neutral.

Übergangspolymorphismus ist der Ersatz eines alten Allels in einer Population durch ein neues, das unter bestimmten Bedingungen nützlicher ist. Eine Person hat ein Haptoglobin-Gen - Hp1f, Hp 2fs. Das alte Allel ist Hp1f, das neue ist Hp2fs. Hp bildet einen Komplex mit Hämoglobin und verursacht eine Aggregation von Erythrozyten in der akuten Phase von Krankheiten.

Ausgewogener Polymorphismus - tritt auf, wenn keiner der Genotypen davon profitiert und die natürliche Selektion die Vielfalt begünstigt.

Alle Formen des Polymorphismus sind in der Natur in Populationen aller Organismen sehr weit verbreitet. In Populationen sich sexuell fortpflanzender Organismen gibt es immer Polymorphismus.

Die Wurzel "Morphismus" beinhaltet die Betrachtung der Struktur.

Nun wird unter dem Begriff „Polymorphismus“ jedes Merkmal verstanden, das genetisch bedingt ist und nicht eine Folge der Phänokopie ist. Sehr oft gibt es 2 alternative Zeichen, dann spricht man von Dimorphismus. Zum Beispiel sexueller Dimorphismus.

Bis Mitte der 1960er Jahre (genauer gesagt 1966) wurden Mutationen mit einem morphologischen Merkmal verwendet, um Polymorphismus zu untersuchen. Sie treten mit geringer Häufigkeit auf, führen zu schwerwiegenden Veränderungen und sind daher sehr auffällig.

Timofeev - Risovsky "über die Blütenmorphen der Berliner Marienkäferpopulation ...". 8 Arten von Färbungen. 3 häufiger (schwarze Flecken auf rotem Grund) - rote Morphs, wenn umgekehrt - schwarze Morphs. Ich habe festgestellt, dass Rot dominant und Schwarz rezessiv ist. Es gibt mehr Rot im Winter, Schwarz im Sommer. Das Vorhandensein von Polymorphismus in einer Population ist adaptiv.

Untersuchung der Farbe der Gartenschnecke in Europa.

1960 schlugen Hubby und Lewontin die Verwendung der Elektrophorese vor, um die Morphen menschlicher und tierischer Proteine ​​zu bestimmen. Aufgrund der Ladung kommt es zu einer Verteilung der Proteine ​​in Schichten. Die Methode ist sehr genau. Ein Beispiel sind Isoenzyme. Organismen derselben Art haben mehrere Formen von Enzymen, die dieselbe chemische Reaktion katalysieren, sich aber in ihrer Struktur unterscheiden. Auch ihre Aktivität variiert. Auch ihre physikalisch-chemischen Eigenschaften sind hervorragend: 16 % der Strukturgenorte sind polymorph. Glucose-6-Phosphatase hat 30 Formen. Oft gibt es eine Haftung am Boden. In der Klinik werden seit langem Laktatdehydrogenasen (LDH) unterschieden, von denen es 5 Formen gibt. Dieses Enzym wandelt Glukose in Pyruvat um, die Konzentration des einen oder anderen Isoenzyms in verschiedenen Organen ist unterschiedlich, worauf die Labordiagnose von Krankheiten basiert.

Wirbellose Tiere sind polymorpher als Wirbeltiere. Je polymorpher die Population, desto evolutionär plastischer ist sie. In einer Population haben große Bestände an Allelen an einem bestimmten Ort zu einem bestimmten Zeitpunkt keine maximale Fitness. Diese Bestände kommen in geringer Zahl vor und sind heterozygot. Nach Änderungen der Existenzbedingungen können sie nützlich werden und sich ansammeln - Übergangspolymorphismus. Große genetische Vorräte helfen Populationen, auf ihre Umwelt zu reagieren. Einer der Mechanismen, die die Diversität erhalten, ist die Überlegenheit der Heterozygoten. Bei vollständiger Dominanz gibt es keine Manifestation, bei unvollständiger Dominanz wird Heterosis beobachtet. In einer Population erhält die Selektion eine genetisch instabile heterozygote Struktur aufrecht, und eine solche Population enthält 3 Arten von Individuen (AA, Aa, aa). Als Ergebnis der natürlichen Selektion tritt der genetische Tod auf, der das Fortpflanzungspotential der Bevölkerung verringert. Die Einwohnerzahl sinkt. Daher ist der genetische Tod eine Belastung für die Bevölkerung. Es wird auch genetische Fracht genannt.

genetische Fracht- Teil der erblichen Variabilität der Bevölkerung, die das Auftreten weniger angepasster Individuen bestimmt, die infolge natürlicher Selektion einem selektiven Tod unterliegen.

Es gibt 3 Arten von genetischer Fracht.

Mutationell.

Abgrenzung.

Stellvertretend.

Jede Art von genetischer Fracht korreliert mit einer bestimmten Art natürlicher Auslese.

mutationsgenetische Fracht- ein Nebeneffekt des Mutationsprozesses. Durch die Stabilisierung der natürlichen Selektion werden schädliche Mutationen aus einer Population entfernt.

Segregation genetische Fracht- charakteristisch für Populationen, die den Vorteil von Heterozygoten nutzen. Schwächer angepasste homozygote Individuen werden entfernt. Sind beide Homozygoten letal, stirbt die Hälfte der Nachkommen.

Substitutionelle genetische Fracht- Das alte Allel wird durch ein neues ersetzt. Entspricht der treibenden Form der natürlichen Selektion und der Übergangspolymorphie.

Der genetische Polymorphismus schafft alle Voraussetzungen für eine fortschreitende Evolution. Wenn ein neuer Faktor in der Umwelt auftaucht, kann sich die Bevölkerung an neue Bedingungen anpassen. Zum Beispiel Insektenresistenz gegen verschiedene Arten von Insektiziden.

Die genetische Belastung der menschlichen Bevölkerung wurde erstmals 1956 auf der Nordhalbkugel bestimmt und betrug 4 %. Jene. 4% der Kinder wurden mit einer erblichen Pathologie geboren. In den folgenden Jahren wurden mehr als eine Million Verbindungen in die Biosphäre eingebracht (mehr als 6000 pro Jahr). Täglich - 63.000 chemische Verbindungen. Der Einfluss radioaktiver Strahlungsquellen nimmt zu. Die DNA-Struktur ist gebrochen.

3 % der Kinder in den USA leiden an angeborener geistiger Behinderung (nicht einmal in der High School).

Derzeit ist die Zahl der angeborenen Anomalien um das 1,5- bis 2-fache (10%) gestiegen, medizinische Genetiker sprechen von 12-15%.

Fazit: Umwelt schützen.

Polymorphismus in Blutgruppen.

Blutgruppenantigene gewinnen in der Medizin zunehmend an Bedeutung. In einigen Fällen kommt es während der Bluttransfusion zu einer Agglutination - das Ergebnis der Wechselwirkung des Spenderantigens und der Antikörper des Empfängers.

Es gibt 4 Blutgruppen im ABO-System. Jede Person gehört nur einer Gruppe an.

3 Allele -A, B, O.

JªJª, JªJ° - A

JªJâ, Jâ J° - В

Alle menschlichen Populationen weisen polymorphe Blutgruppen auf, aber jede Population weist unterschiedliche Häufigkeiten des Auftretens auf. In Schweden ist die O-Gruppe häufig. Bei den Indianern fehlt die B-Gruppe vollständig. Paralleler Polymorphismus in Blutgruppen nach dem ABO-System wurde auch bei Menschenaffen gefunden. Fazit: Polymorphismus entstand vor der Entstehung der menschlichen Spezies, was bedeutet, dass bereits der menschliche Vorfahr unterschiedliche Blutgruppen hatte.

Es gibt einen Zusammenhang zwischen Blutgruppen und Krankheiten.

Ach Gruppe. Rheuma ist selten, aber Magen- und Zwölffingerdarmgeschwüre treten häufiger in Populationen auf, wenn sie lange Zeit isoliert waren. Zum Beispiel - Aborigines, Indianer, die indigene Bevölkerung Australiens. Sie hatten eine natürliche Selektion, ihre Ursache - Infektionskrankheiten - Cholera, Tuberkulose, Syphilis.

Alkoholismus ist ein wichtiges phänotypisches Merkmal. Es gibt akute und chronische. Häufiger bei Männern gesehen. Lange Zeit wurde angenommen, dass sich Alkoholismus unter Umweltbedingungen entwickelt, der Beitrag der Vererbung wurde nicht berücksichtigt. Es stellte sich jedoch heraus, dass der Genotyp wichtig ist.

Beispielsweise wurden bei der Aufnahme eines Kindes aus einem Waisenhaus in eine Familie die folgenden Ergebnisse erzielt:

Wahre Eltern und Adoptiveltern sind Alkoholiker - 46% der Kinder sind Alkoholiker und keine Alkoholiker - 8%.

Der wahre Elternteil ist Alkoholiker, der Adoptivelternteil nicht – 50 % sind Alkoholiker.

Richtig - kein Alkoholiker, ein adoptierter Alkoholiker - 14%.

Beim Menschen gibt es 2 Isoenzyme, die Ethylalkohol abbauen – Alkoholdehydrogenasen. Es gibt ADN1 und ADN2. Je schneller der Alkoholabbau erfolgt, desto schlechter verträgt ein Mensch Alkohol, denn. Als Ergebnis der Reaktion wird ein Aldehyd gebildet, der toxische Eigenschaften hat. ADH1 ist weniger aktiv als ADH2, daher vertragen Menschen mit ADH2 keinen Alkohol.

Es gibt jedoch ein anderes Enzym, das den Aldehyd abbaut, und seine Aktivität bestimmt auch die Toleranz einer Person gegenüber Alkohol.

Genetische Polymorphie ist weit verbreitet und liegt der erblichen Veranlagung für Krankheiten zugrunde. Erbliche Veranlagungskrankheiten manifestieren sich jedoch nur im Zusammenspiel von Genen und Umwelt. Umweltbedingungen - Mangel oder Überschuss an Nährstoffen, Vorhandensein psychogener Faktoren, toxischer Substanzen usw. Der klinische Verlauf von Krankheiten kann unterschiedlich sein. Je größer der Einfluss von Umweltfaktoren ist, desto mehr Patienten haben eine Prädisposition für diese Krankheit. Erkrankungen sind schwerwiegender (Bluthochdruck, Rheuma, Diabetes mellitus und andere),

Es gibt monogene und polygene Erkrankungen.

Monogene Erkrankungen mit erblicher Veranlagung - Erbkrankheiten, die sich aufgrund einer Mutation eines Gens oder unter Einwirkung eines bestimmten Umweltfaktors (autosomal rezessiv oder an das X-Chromosom gebunden) manifestieren.

Manifestiert unter dem Einfluss von Faktoren:

körperlich;

Chemisch;

Lebensmittel;

Umweltverschmutzung.

Paramyotomie - bei nassem Wetter treten tonische Muskelkrämpfe auf, wenn sie kalt sind, unter dem Einfluss von Hitze - sie verschwinden. Die Krankheit ist mit einem thermosensitiven Protein assoziiert. Die Reaktion manifestiert sich im Säuglingsalter und ändert sich während des gesamten Lebens einer Person nicht.

Pigment-Xerodermie ist eine spezielle Art von sommersprossiger Haut. Erscheint im Alter von 4-6 Jahren. Kinder vertragen kein UV-Licht, es entstehen bösartige Tumore, solche Kinder sterben vor dem 15. Lebensjahr an Metastasen. Sie vertragen auch keine Gammastrahlen.

Bloom-Syndrom. Pigmentierter "Schmetterling" im Gesicht, kleine Statur, länglicher Kopf. Juden, Polen, Weißrussen, Österreicher. Sie sterben vor dem 18. Sie vertragen keine UV-Strahlung, Gammastrahlen.

Alpha-1-Antitrypsin bei Luftverschmutzung, Tabakrauch äußert sich durch akute Verstopfung der Bronchien oder Leberzirrhose.

Unter Kaukasiern machen Menschen, die Milch nicht vertragen, 10-20% aus, in Afrika 70-80%.

Einfluss von Drogen: Sulfa-Medikamente provozieren Blutkrankheiten.

Es gibt polygene Krankheiten erblichen Ursprungs - solche Krankheiten, die unter der Wirkung vieler Faktoren (multifaktoriell) und als Folge des Zusammenspiels vieler Gene auftreten. Es ist sehr schwierig, in diesem Fall eine Diagnose zu stellen, weil. viele Faktoren wirken, und eine neue Qualität entsteht, wenn die Faktoren zusammenwirken.

Ein breiter Polymorphismus hilft der Bevölkerung, sich an Umweltbedingungen anzupassen. Bei gesunden Menschen besteht kein Widerspruch zwischen Umwelt und Genotyp, tritt dieser Widerspruch auf, treten erblich bedingte Erkrankungen auf. Jede Klassifikation von Krankheiten umfasst eine Gruppe ähnlicher Krankheiten.

Mutationen sind die Hauptquelle für genetischen Polymorphismus, d.h. das Vorhandensein mehrerer Allele desselben Locus in einer Population. Die polymorphe Natur der DNA hat es ermöglicht, Methodensysteme für die genetische und psychogenetische Analyse zu entwickeln, die es ermöglichen, eine Reihe von Genen zu identifizieren und zu kartieren, die an der Bildung individueller Unterschiede in den untersuchten Verhaltensmerkmalen beteiligt sind. Beispielsweise ermöglichte die Verwendung polymorpher DNA-Marker die Kartierung des Gens auf dem kurzen Arm von Chromosom 4, das für die Entstehung von Chorea Huntington verantwortlich ist.

Betrachten Sie als Beispiel zwei Arten von DNA-Markern: Polymorphismus der Restriktionsfragmentlänge (L/X/"-Polymorphismus) und Polymorphismus wiederholter Nukleotidkombinationen (STR-no-Lymorphismus). Zur Untersuchung des Polymorphismus (dieser Vorgang wird auch als DNA-Typisierung bezeichnet). , DNA wird aus Zellen, Blut oder anderen Körperzellen, die DNA enthalten, isoliert (z. B. wird ein Abstrich von der Innenseite der Wange entnommen). seine Kette an bestimmten Stellen selektiv zerstören, in Stücke schneiden – Fragmente Solche Enzyme wurden erstmals in Bakterien gefunden, die sie zum Schutz vor Virusinfektionen produzieren.

Es gibt Hunderte dieser "Restriktions"-Enzyme, von denen jedes die DNA an einer bestimmten Stelle schneidet und eine bestimmte Basensequenz erkennt; Dieser Vorgang wird Restriktion genannt. Beispielsweise erkennt eines der häufig verwendeten Enzyme, EcoRI, die GAA-TTC-Sequenz und schneidet das DNA-Molekül zwischen den Basen Cu A. Die GAATTC-Sequenz kann mehrere tausend Mal im Genom vertreten sein. Wenn diese Sequenz an einer bestimmten Stelle bei verschiedenen Menschen unterschiedlich ist, dann wird sie bei denen, die Träger der veränderten Sequenz sind, durch das Enzym an dieser Stelle nicht geschnitten. Infolgedessen wird die DNA von Genomen, die Nicht-Standardsequenzen tragen, an dieser Stelle nicht geschnitten und bildet daher ein längeres Fragment. Auf diese Weise wird der Unterschied in der Struktur der DNA erkannt. Als Ergebnis des Schneidens mit "einschränkenden" Enzymen können zwei Arten von Fragmenten erhalten werden, die einem gegebenen Locus entsprechen - lang und kurz. Sie werden auch Allele genannt. In Analogie zu "gewöhnlichen" Genen können Polymorphismen homozygot für das kurze Fragment, homozygot für das lange Fragment oder heterozygot für die langen und kurzen Fragmente sein.

Obwohl es Hunderte von "Restriktionsenzymen" gibt, die unterschiedliche DNA-Sequenzen erkennen, wurde festgestellt, dass sie nur etwa 20 % der DNA-Polymorphismen finden können. Mehrere andere Arten von DNA-Markern wurden entwickelt, die andere Arten von Polymorphismen erkennen. Weit verbreitet ist beispielsweise der Polymorphismus wiederholter Kombinationen von Nukleotiden (/5TD-Polymorphismus). Wie bereits erwähnt, sind in der DNA aus noch unbekannten Gründen sich wiederholende Sequenzen vorhanden, die aus 2, 3 oder mehr Nukleotiden bestehen. Die Anzahl solcher Wiederholungen variiert von Genotyp zu Genotyp, und in diesem Sinne weisen sie auch Polymorphismus auf. Beispielsweise kann ein Genotyp Träger von zwei Allelen sein, die 5 Wiederholungen enthalten, der andere ist Träger von zwei Allelen, die 7 Wiederholungen enthalten. Es wird geschätzt, dass das menschliche Genom ungefähr 50.000 Loci enthält, die ähnliche repetitive Sequenzen enthalten. Chromosomale Koordinaten vieler Loci, die NGL-Polymorphismus aufweisen, wurden ermittelt und werden nun verwendet, um Strukturgene zu kartieren, die als Koordinaten auf Chromosomenkarten dienen.

Daher wird genetischer Polymorphismus, der mit dem Vorhandensein sogenannter neutraler (das synthetisierte Protein nicht verändernd) Mutationen verbunden ist, in molekulargenetischen, einschließlich psychogenetischen, Studien fruchtbar verwendet, da die durch molekulare Methoden nachgewiesene genetische Variabilität mit der phänotypischen Variabilität verglichen werden kann. Bisher wurde dieser vielversprechende Weg in der überwiegenden Mehrheit der Fälle genutzt, um verschiedene Formen der Pathologie zu untersuchen, die klar definierte Phänotypen ergeben. Es gibt jedoch allen Grund zu hoffen, dass es auch in die Untersuchung der Variabilität normaler psychischer Funktionen einbezogen wird. ...

Eine der bemerkenswertesten biologischen Entdeckungen des 20. Jahrhunderts war die Bestimmung der DNA-Struktur. Die Entschlüsselung des genetischen Codes, die Entdeckung der Mechanismen der Transkription, Translation und einiger anderer Prozesse auf DNA-Ebene sind die Grundlage für das im Aufbau befindliche Gebäude der Psychogenetik - einer Wissenschaft, deren eine der Aufgaben darin besteht, die Geheimnisse zu lüften Die Beziehung zwischen Genen und der Psyche. Moderne Vorstellungen über die Struktur und Funktion der DNA haben unser Verständnis der Struktur und Funktion von Genen radikal verändert. Heute werden Gene nicht als abstrakte „Erbfaktoren“ definiert, sondern als funktionelle DNA-Abschnitte, die die Proteinsynthese steuern und die Aktivität anderer Gene regulieren. Eine der Hauptquellen der Variabilität sind Genmutationen. Die moderne Molekulargenetik verdankt ihren Erfolg der Entdeckung und Nutzung von DNA-Mutationsmustern mit dem Ziel, genetische Marker zu entdecken und zu kartieren. Sie sind es, die es der Psychogenetik ermöglichen werden, von Bevölkerungsmerkmalen zu individuellen Merkmalen überzugehen.