分子生物学1

➢ CBP，EP300和 ZNF220为乙酰化酶，
➢ 突变可造成肿瘤的发生。
➢ 小鼠瘤细胞中确定了CBP的突变，
➢ 结肠和乳房瘤细胞中确定了EP300突变， 人急行进行性髓性白血病与ZNF220突变与 相关。
➢ DNA甲基化：DNA 甲基化作用 (DNA methylation ) 是在DNA甲基转移酶(Dn mt ) 的催化下， 以 S一 腺苷甲硫氨酸(S A M) 为 甲基供体， 将甲基转移到D N A分子中特定 碱基上的过程， 最常见的是在胞嘧啶上形
➢ 目前的研究热点是：
➢ 先找出所有的易感基因，再搞清其参与 作用的多基因作用网络和网络中每个节点 （或基因）的功能和调控机制，最后分析、 评估多基因网络作用对糖尿病的易感程度。
➢ 经比对发现，在不同地域和不同种族间， 其易感基因谱是有区别的。这提示，不同 地域由于环境因素差异，不同种族由于遗 传背景不同，造成了糖尿病易感基因谱的 差异。
➢ １基因启动子 C p G岛的甲基化改变往往发 生在明显的恶性 型出现之前， 是肿瘤发生 中的早期事件。
➢ ２基因组的低 甲 基化以及 c p G岛的高甲 基化都可以作为 H c c重要的预后判断 指标。
➢ 甲基化的生物信息学研究：
➢ 甲基化的预测：
➢ Methylator ( http://bio. dfci . harvard. edu／ Methyl ator／index.h t m1 ) 是目前唯一的预 测单个 CpG双核苷酸甲 基化状态的工具[该 工具基于Meth DB数据库中人的2839个 DNA甲基化模式数据，以CpG位点周围3 9 bp的序列模式为特征，采用支持向量机的 方法可得到8 7 ％的正确率．
➢ 分布相当广泛 ：近来的研究表明在人类基 因组中每300碱基对就出现一次 ；
➢ 数量多，约有2000万SNP。使人们有机会 发现与各种疾病，包括肿瘤相关的基因组 突变；
➢ 通过SNP发现疾病相关基因突变要比通过 家系来得容易；有些SNP并不直接导致疾 病基因的表达，但由于它与某些疾病基因 相邻，而成为重要的标记。
➢ 多基因疾病机理复杂，涉及到的基因数目较多， 每个基因对疾病的影响程度不同，加上环境因素 的作用，病因研究变得十分复杂 。
➢ 通过构建SNP图谱进行全基因组关联性研究来寻 找疾病相关基因 ，
➢ 一些SNP位点本身不会改变氨基酸的编码和蛋白 的结构，不会引起表现型的改变，但在染色体上 可能与某些疾病相关基因的突变位点紧密连锁，
自身抗体造成胰岛素代谢紊乱，谷氨酸脱羧酶 ( glutamic acid decarboxylase, GAD)、 胰岛细胞 抗体 512结合抗原和胰岛素。
➢ 1型糖尿病的自身免疫反应：即由于某些环 境因子引发了机体慢性自身免疫反应 ,将胰 岛抗原错误地提呈给Th细胞 ,产生胰岛β细 胞抗体 ,使之受损。
糖代谢紊乱、肾脏血流动力学的改变、多 种细胞因子以及遗传背景均起非常重要的 作用。
➢ 糖尿病性视网膜病变：
10年以上的糖尿病人，会发生成度不等的 视网膜病变，往往与肾病并存。
第一个适体药物：即使治疗视网膜血管增 生抗VEGF适体。
➢ 糖尿病心脏病 主要是血管病变和心肌代谢紊乱引起的 表现为心律衰竭，心律失常
➢ 染色质重塑是指在能量驱动下核小体的置 换或重新排列,
➢ 染色质重塑的发生和组蛋白N端尾巴修饰密 切相关,尤其是对组蛋白h3和h4的修饰.
➢ 水解ATP提供能量
➢ ERC 基因（雌激素受体DNA结合区）
➢ Cerebro-Oculo-Facio-Skeletal综合征和 Cockayne综合征
➢ β细胞可被细胞毒性 T细胞、 细胞因子或自 由基损伤 ,而且部分β细胞的死亡是凋亡过 程。
II型糖尿病
➢ 病状轻，起病慢，肥胖者较多，特别是腹 部肥胖。
➢ 主要是胰岛素抵抗和胰岛素分泌缺陷造成。 少发生酮症酸中毒，有较强的遗传易感性。
➢ 发病原因以遗传因素为主： ➢ 有家族史的发病率要高3-40倍 ➢ 遗传倾向强，特别是双亲有糖尿病 环境因素：
➢ 糖尿病性神经病变：
周围圣经病变最为常见 ，最常见的微神经 末梢炎，感觉异常：分布如袜子或手套状， 感觉麻木
植物神经病变：腹泻，多汗等。
另外还有糖尿病足，足部供血不足和细菌感 染引起。
糖尿病的分子诊断研究进展：
➢ 也可称普通糖尿病均多系基因病，参与的 每个基因对于糖尿病易感性来说必不可少，
➢ 但其贡献率都不太大，故糖尿病基因多为 为易感基因。
➢ 前者表现为出生后发育异常 ，神经退行性 变， 进行性关节挛缩、 夭折
➢ 后者表现出紫外线敏感 骨骼畸形 侏儒 神经 退行性变等症状 。
➢ 这两种病对紫外诱导的DNA损伤缺乏修复 能力 。
➢ 组蛋白乙酰化 和去乙酰化与人类疾病: ➢ 组蛋白乙酰化与基因活化以及DNA复制 ➢ 相关组蛋白的去乙酰化和基因的失活相关 .
➢ II型糖尿病目前还没有一个统一的模型。
➢ 易感基因多态性对个体进行糖尿病易感性 评估研究
➢ 如一个PPARγ2（过氧化物酶增殖物激活受 体γ2 ）的基因，在其第12位位置上若为编 码脯氨酸的密码，患2型糖尿病的危险性会 增加，若为编码丙氨酸的密码，则危险性 大大降低。
➢ 特殊类型的糖尿病：
➢ 如B细胞中单基因缺陷，有代表性的是青年 人中成年人发病型糖尿病。
➢ 淋巴细胞特异性磷酸酶基因
淋巴细胞特异性磷酸酶基因的多态性与 1型 糖尿病、 风湿性关节炎、 红斑狼疮等多种 自身免疫性疾病相关。
➢ 胰岛素基因 胰岛素基因的多态性也与 1型 糖尿病的易感性有关。
➢ 环境因素：
病毒感染：先天性风疹是目前已明确的致病因子 , 其感染与 1 型糖尿病的相关性超过
20%；肠道类病毒感染的证据来自于感染后发生 抗 胰岛的免疫反应，病毒迅速大量进入胰岛 β细 胞而破坏β细胞。
➢ 大肠癌的早期诊断：
➢ 粪便DNA甲基化分析由于大肠癌组织 持 续脱 落细胞 到粪便 中，且能在其 中稳定 存 在 ，因此检测粪便中大肠癌相关基因的 甲基化 状态有可能成为一条结大肠癌无创 早期诊断的 新途径。
➢ 肿瘤预后分析：
➢ ( 1 ) 甲基化改变与肿瘤分级、 分期有明显的相关 性。
➢ ( 2 ) D N A异常甲基化可促进肿瘤的侵袭和转移。
糖尿病分为4种类型：
➢ I性糖尿病 发病急，有酮症倾向，主要是青 少年，胰腺-β细胞 破坏胰岛量绝对减少。
本病发病机理是：
遗传易感基因：
➢ 组织相容性抗原基因（HLA）， 1型糖尿 病综合征易感性有60%归因于HLA基因 (位 于 6号染色体 ,其余 40%则与非 HLA基因
➢ 调节T细胞的叉头3 基因
➢ 有多基因决定的患某种多基因遗传病的风 险，就称为易感性。
2 发病阈值：
➢ 当个体的易患性到一定程度，就要患病， 这个程度就是发病阈值。
➢ 因此在人群中带有致病基因的人就分为两 种，大部分是正常人，小部分为患者。
发病特点：
➢ 家族聚集倾向：无明显的遗传方式，包括 孟德尔遗传定律，显隐性遗传规律，也不 符合X连锁遗传。
➢ １ 外周血甲基化分析
➢ 肿瘤患者的 外周血循环DNA含有坏死 或凋亡的肿瘤细胞 、 微转移灶或循环肿瘤 细胞的裂解以及增值旺盛 的肿瘤细胞所释 放的D N A。
➢ MGMT、p16、RASSF1A、DAPK和
➢ R AR — beta 基因甲基化诊断肺癌的敏感 度和特异 度分别为4 9 ． 5 ％和8 5 ％
➢ 一般认为是由遗传因素和环境共同决定的。
➢ 全球已有1.9亿人患糖尿病，全世界人数最 多的为印度，其次为中国，再次为美国。 发病率最高的是南太平洋岛国瑙鲁，50岁 以上的人每两个就有一个。
➢ 糖尿病已经成为继肿瘤、心脑血管病之后 第三位严重危害人类健康的慢性疾病。据 最新发布的研究显示，中国２０岁以上糖 尿病发病率已达到9.7%，即每10个人当中 就有一人患糖尿病 。
➢ 不是单纯由单基因突变或染色体异常所引 起的疾病，是由多个基因的累加效应引起 的遗传性状，一般与环境因素共同作用；
➢ 有遗传因素在内，故发病呈家族倾向，但 不符合孟德尔遗传规律。
常见的多基因遗传病： ➢ 原发性高血压 ➢ 糖尿病 ➢ 冠状动脉病 ➢ 精神分裂症 ➢ 哮喘
1 易感性
➢ 由于微效基因的累加性，使有致病基因的 个体有遗传பைடு நூலகம்础。
分子生物学
华侨大学 分子药物所 硕士课程
第一章 基因与疾病
1
概述
2 单基因疾病与多基因疾病
3 SNP与疾病易感性
4 表观遗传学与人类疾病
基因与基因异常疾病
➢ 基因：是指携带有遗传信息的DNA序列，是控制性状的
基本遗传单位。它通过指导蛋白质的合成来表达自己所携 带的遗传信息，从而控制生物个体的性状表现。
➢ 随着亲属级别的降低，患病风险迅速下降， 发病率低的疾病更加明显。
➢发病具有种族倾向：
病情严重与再发风险：
➢ 多基因遗传病的累加效应还表现在病情 程度上，病情严重的患者带有更多的遗患 基因。
➢ 其父母也会带有更多的易患基因。 ➢ 再次生育的发病率也相当的高。
多基因遗传病糖尿病的研究：
➢ 糖尿病是一种综合症，是胰岛素绝对缺乏 或胰岛素生物效能降低引起的体内代谢失 调及高血糖症。
糖尿病并发症： ➢ 糖尿酮症酸中毒
感染和糖尿病治疗中断，饮食不当，手术创 伤等。 加入小剂量胰岛素治疗。
➢ 慢性并发症： 大血管病变：动脉硬化，冠心病，肾动脉硬 化，肢体动脉硬化等。
其中冠心病和脑血管病造成较高的死亡率
➢ 糖尿病肾病：
以尿蛋白为标志，逐渐出现肾功能不全， 是1型糖尿病死亡的标志。
➢
➢ 表观遗传学与人类疾病
➢ 表观遗传是指基因序列序列不发生变化但 基因表却发生了可遗传的改变, 这种改变是 细胞内除了遗传信息以外的其他可遗传物 质发生的改变
➢ 基因型未发生变化而表型却发生了改变且 这种改变在发育和细胞增殖过程中能稳定 传递。
4个方面 ➢ 染色质重塑, ➢ DNA甲基化, ➢ X染色体失活➢ 非编码RNA调控
➢ 结构基因、调控基因 与操纵基因
➢ 断裂基因 与重叠基因 ➢ 假基因与移动基因
单基因疾病：
➢ 常染色体显性遗传病，如：多指、并指、 软骨发育不全 。
➢ 常染色体隐性遗传病，如：镰刀型细胞贫 血症、白化病、先天性聋哑、苯丙酮尿症。
➢ 伴X隐性遗传病 ：色盲、血友病、进行性肌 营养不良、血管瘤。
多基因遗传病：
➢ 肥胖：通常是糖尿病的早期状态，特别是 中型肥胖者
➢ 饮食：饮食特别是高糖、高脂类的食物
➢ 体力活动减少：
➢ 整天端坐不动，上班自动化，业余看电视 等
➢ 应激状态：
人长期处于紧张、心理波动和压力大的情 况下
➢ 胰岛素抵抗和胰岛分泌缺陷是II型糖尿病两 个发病基本环节。
➢ 长期的高血糖和胰腺胰腺-β细胞 是糖尿病 加重的标志。
➢ 胰岛作用遗传缺陷：
➢ 胰岛素受体缺陷，导致胰岛素敏感性降低。
➢ 胰腺外分泌疾病：如胰腺炎导致的持续高 血糖状态。
SNP ：全称Single Nucleotide Polymorphisms，
➢ 是指在基因组上单个核苷酸的变异，形成 的遗传标记，其数量很多，多态性丰富。
➢ 基因组上单个核苷酸的变异,包括置换、颠 换、缺失和插入--??
➢ ( 3 ) 甲基化可作为肿瘤复发的独立预测 因子。
➢ ( 4 ) 甲基化 影响生存期。膀胱癌中 A P C， G S T P I和 T I G 1基 因发生异常 甲基化时， 患者存 活时间明显缩短。
➢ ＤＮＡ甲基化在肝细胞中的研究 ➢ （1）细胞周期调节相关基因 ➢ （２）细胞转移和黏附相关基因 ➢ （３）D N A修复基 因
成 5 -甲基胞嘧啶 。
➢ ＤＮＡ甲基化与肿瘤的发生
➢ 基因组整体甲基化水平降低，导致遗 传不 稳定性增加 ，组织特异性基因的启动子区 域出现从头甲基化 ；
➢ 癌基因多为低甲基化，导 致重新开放或异 常表达 ；抑癌基因多为过度甲 基化 ，从而 表达受抑制。
➢ ＤＮＡ甲基化与肿瘤的无创性早期诊断
➢ 与D NA 变异相比，基因甲基化改变常是细 胞癌变过程中更为早期 的事 件 ，因此可能 在肿瘤早期诊断中具有更大的价 值。
➢ SNP与药物研发：
➢ 药物基因组学的研究目的主要是针对特定病人群体的诊断 和治疗，尽量避免药物的毒副作用，药物靶点的设计。
➢ SNP的出现会改变药物与受体、转运体（transporter）等 的相互作用，进而会在药物代谢的许多方面产生影响
➢ 高密度SNP特别是与药物代谢相关的SNP图谱的不断构建， 确定基因型，可以通过分析病人的“遗传档案”给病人使 用现有的最为合适的药物治疗，从而最大限度的减少了药 物的毒副作用。