分子诊断学第十三章单基因疾病的分子诊断

分子诊断学

生化教研组王松华

遗传性疾病

•遗传性疾病由于人体的遗传物质发生改变所引起的疾病。能够导致遗传性疾病发生的基因称为致病基因。根据致病基因的遗传方式可将遗传性疾病分为两大类；

•①单基因病

•②多基因病

⏹单基因病是指一种遗传病的发生只受一对等位基因的控制。他们的遗传方式遵循孟德尔分离定律。单基因病通常呈现特征性家系传递格局，个别发生病例罕见，发生率不超过2%。

⏹根据控制疾病的染色体和基因性质的不同，可将人类单基因遗传病分为：

常染色体遗传

X连锁遗传（显性和隐性）

线粒体遗传

⏹用分子生物学技术检测致病基因的遗传缺陷是诊断这类疾病最根本的手段

遗传性疾病中常见的分子异常

⏹遗传性疾病的产生是由于一个（或数个）基因发生异常导致这些基因所载有的遗传信息受到改变，而发病是通过遗传物质的表达产物¡ª¡ª蛋白质（或酶）的表现异常所致。

⏹基因突变主要包括点突变、片段性突变和动态性突变。

片段性突变(fragememtal mutation)

核苷酸的丢失和增多

⏹缺失：基因中硷基（遗传物质）的丢失

⏹插入：外来基因片段插入某一基因序列中

⏹倍增：基因内部某一段序列发生重复

⏹基因重排：基因组中原来不在一起的基因由于某些原因组合排列在一

起

•遗传性疾病分子诊断有两种策略可供选择：

1、直接诊断策略

直接分析致病基因分子结构及表达是否异常的直接诊断途径；

2、间接诊断策略

利用多态性遗传标志与致病基因进行连锁分析的间接诊断途径。

第一节

血红蛋白病

血红蛋白病的定义

一组遗传性或基因突变导致生成Hb的

珠蛋白肽链的结构或合成速率改变，

从而引起功能异常所致的溶血性贫血。

•血红蛋白病可以分为二类：

①由于珠蛋白一级结构的变化所导致的异常血红蛋白病；

②由于珠蛋白多肽链的合成速率不平衡所导致的地中海贫血。

•临床可表现溶血性贫血、高铁血红蛋白血症或因血红蛋白氧

亲和力增高或减低而引起组织缺氧或代偿性红细胞增多所致紫绀。

正常Hb的组成、结构及类型

结合蛋白：血红素＋珠蛋白

（Heme) (globin)

1条肽链＋1分子血红素→Hb单

体,４个Hb单体→球形四聚体

血红蛋白由珠蛋白和血红素组成，珠蛋白分子是由两条α珠蛋白肽链和两条其他珠蛋白肽链组成的四聚体。

三级结构

一、血红蛋白基因

1 、珠蛋白基因定位

类α珠蛋白Gene定位——16p13。

类β珠蛋白Gene定位——11p15。

2、珠蛋白基因排列

有共同起源，排列紧密，含有假基因。

α珠蛋白Gene簇 7个基因

β珠蛋白Gene簇 6个基因

（一）α珠蛋白基因

人类α珠蛋白基因簇位于16p13.3 ，

（二）β珠蛋白基因

人类β珠蛋白基因簇位于11p15.5

珠蛋白基因表达特点

•发育阶段特异性

5¡¯¡ª¡ª3¡¯顺次表达、关闭

•合成场所特异性

卵黄囊、胎肝、骨髓

•表达数量协调性

类α、类β链维持1：1的比例

总之，珠蛋白基因的表达具有时空特异性、精确的协调性珠蛋白基因在不同发育阶段表达

珠蛋白基因排列与表达顺序相关。

11chr 胚胎胎儿成人16chr 5`---ε--------Gγ----Aγ------δ-------β---3`

5`

Hb Gower1 Hb Portland

胚胎δδ2ε 2 δ2 Gγ 2

δ2 Aγ 2

胎儿α2Hb Gower1I HbF HbA2HbA

α2ε 2 α2Gγ 2 α2δ2α2β2

α2 Aγ2

成人α 1

H b 类型：

成人Hb ： Hb A α2β2 97～98%

Hb A2α2δ2 2～3%

Hb F α2γ2＜1%

胎儿Hb： Hb F α2γ2

胚胎Hb： Hb GowerⅠζ2ε2

(妊娠12周内）Hb Gower Ⅱα2ε2

Hb Portland ζ2γ2

二、镰状细胞贫血的分子诊断

镰状细胞贫血也称为镰状细胞病，是由于β珠蛋白基因中最常的错突变引起的疾病之一。属于隐性常染色体遗传性疾病。可导致血红蛋白S（HbS或Hgbs）的产生，它是一种异常血红蛋白变异。镰状细胞贫血主要发生于非洲及地中海地区、南美洲和中美洲、中东、印度和加勒比海。我国广东、广西、福建、浙江等地均有发现。

血红蛋白S来源于突变基因，人体内一个拷贝正常基因和一个拷贝突变基因将会产生大约20%-40%的血红蛋白S，以及足够的血红蛋白A（正常血红蛋白），一般不出现任何健康问题。这个单一的突变的拷贝具有镰状细胞特性，并且可遗传后代。当一个人拥有两个拷贝的突变基因（纯合子）时，它们不能产生正常的血红蛋白A,而是80%-100%的血红蛋白S，引起镰状细胞性贫血。

•拥有两个S基因拷贝（SS）和那些有一个S基因拷贝、一个突变基因（SC，β地中海贫血，SD,SOArab）的都归为“镰状细性疾病”，血红蛋白基因突变的结果是血红蛋白在红细胞内的低可溶性或低流动性，并可在正常的氧气运输状态下形成聚合物。一旦这些聚合物形成，有一定比率的细胞停留在原来的位置且形似镰刀，镰状细胞性贫血因此而得名

镰状细胞病是极其多变的，有些患者无任何症状，意外情况下才发现患病，而另一些病人却有多种并发症。其中较常见的并发症是一种所谓的“镰状细胞病疼痛危象”，包括骨骼的疼痛，尤其是身体各处的长骨。尽管它是原发性（不明原因）的疾病，但缺氧、感染、脱水、海拔改变、极端的温度条件下都可能导致疼痛突然发作。目前仍还不清楚镰状细胞危象的真正原因，但它出现在一些很少镰状细胞黏附于血管形成异常形状的细胞，并进一步阻塞（血管阻塞）身体里面的小静脉的情况下。这类血管阻塞可能会导致患者在镰状细胞危象中出现疼痛。危象的症状通常在数天至数周后消除。疼痛危象的次数与永久性器官损伤没有什么联系。