Ген МСМ6. Исследование генетического маркера C(-13910)T (регуляторная область гена LAC)
Маркер связан с изменением активности фермента лактазы.
Исследуется для выявления генетической предрасположенности к лактозной непереносимости (лактазной недостаточности).
Метод исследования
Полимеразная цепная реакция в режиме реального времени.
Какой биоматериал можно использовать для исследования?
Венозную кровь, буккальный (щечный) эпителий.
Как правильно подготовиться к исследованию?
Специальной подготовки не требуется.
Название гена – MCM6
OMIM *601806
Локализация гена на хромосоме – 2q21.3
Функция гена
Ген МСМ6 находится в непосредственной близости к гену LCT и регулирует его экспрессию, являясь энхансером. Ген LCT кодирует белок лактазу – фермент, имеющий лактазную и флоризингидролазную активности.
Участок ДНК в интроне 13 гена MCM6, располагающегося рядом с геном LCT, где цитозин (С) заменяется на тимин (T) в позиции -13910, обозначается как генетический маркер C(-13910)T. В результате такого замещения происходит изменение активности транскрипции гена LCT.
Возможные генотипы
- С/С
- С/Т
- Т/Т
Встречаемость в популяции
Встречаемость аллеля Т у европейцев составляет 52 %.
Ассоциация маркера с заболеваниями
- Лактазная недостаточность
- Остеопороз
Общая информация об исследовании
Дефицит лактазы, или лактазная недостаточность, – это нарушение расщепления лактозы до глюкозы и галактозы вследствие недостаточности фермента лактазы, сопровождающееся расстройствами пищеварения. Лактоза (молочный сахар) содержится только в молоке млекопитающих и человека.
Активность лактазы, фермента, вырабатывающегося в тонком кишечнике, проявляется с 12-14-й недели внутриутробного развития, достигая максимальных величин к моменту рождения (на сроке 39-40 недель). После рождения у ребенка – носителя нормального генотипа отмечается снижение активности фермента в 6-11 месяцев и в дальнейшем к 2-5 годам – это называется первичной, или возрастной, лактазной недостаточностью. Она обусловлена наследственной нехваткой энзима лактазы и наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Употребление цельного молока и других продуктов, содержащих лактозу, в таком случае приводит к расстройствам пищеварения: вздутию живота, болям, метеоризму, диарее. Индивидуальные симптомы лактазной недостаточности различны, и степень их выраженности может зависеть от состояния микрофлоры кишечника, особенностей питания, психологических факторов.
Недостаточность лактазы обусловлена снижением транскрипции гена LCT, кодирующего фермент.
В непосредственной близости с геном LCT располагается ген МСМ6, влияющий на характер экспрессии гена лактазы. Доказано, что замена цитозина (С) на тимин (Т) в 13-м интроне гена МСМ6 повышает экспрессию гена лактазы. Носители основного аллеля С характеризуются снижением уровня лактазы во взрослом возрасте, т. е. лактазной недостаточностью. Носители минорного аллеля Т, напротив, могут усваивать лактозу, и эта способность не утрачивается со временем.
Непереносимость лактозы наиболее распространена в Северной Америке, Африке, Юго-Восточной Азии (частота встречаемости аллеля С достигает 100 %, для сравнения в Европе – примерно 48 %).
Сведения о генотипе по маркеру C(-13910)T гена МСМ6 помогут врачу правильно подобрать диету с низким содержанием лактозы или ее отсутствием для взрослых пациентов, предотвратить расстройства пищеварения у детей и оценить риск развития остеопороза у женщины в период менопаузы.
Интерпретация результатов
MCM6 (C(-13910)T)
- С/С – генотип, связанный с непереносимостью лактозы у взрослых.
- С/Т – генотип, связанный с хорошей переносимостью лактозы у взрослых.
- Т/Т – генотип, связанный с хорошей переносимостью лактозы у взрослых.
Результаты исследования должен интерпретировать врач в комплексе с другими генетическими, анамнестическими, клиническими и лабораторными данными.
Генетический маркер входит в исследование:
- Лактозная непереносимость (взрослые и дети старше 3 лет)
Важные замечания
Для данного маркера не существует понятия «норма» и «патология», т. к. исследуется полиморфизм гена.
Литература
- Olds, L. C., Sibley, E. Lactase persistence DNA variant enhances lactase promoter activity in vitro: functional role as a cis regulatory element. Hum. Molec. Genet. 12: 2333-2340, 2003.
[PMID: 12915462]
[PMID: 12915462]Основные понятия генетики — что это, определение и ответ
Генетика — наука о закономерностях наследственности и изменчивости организмов.
Благодаря наследственности сохраняется однородность, единство вида, а изменчивость делает вид неоднородным, создаёт предпосылки для дальнейшего видообразования.
Наследственность — свойство организмов передавать свои признаки от одного поколения к другому.
Изменчивость — свойство организмов приобретать новые по сравнению с родителями признаки.
Хромосомы — нуклеопротеидные структуры в ядре эукариотической клетки, в которых сосредоточена большая часть наследственной информации и которые предназначены для её хранения, реализации и передачи.
Хромосома эукариот образуется из единственной и чрезвычайно длинной молекулы ДНК, которая содержит линейную группу множества генов.
Хромосомы прокариот — это ДНК-содержащие структуры в клетке без ядра.
Хромосома — это наиболее компактная форма наследственного материала клетки (по сравнению с нитью ДНК укорочение составляет примерно 1600 раз). У большинства эукариот ДНК скручивается до такой степени только на время деления. Хромосома может быть одинарной (из одной хроматиды) и двойной (из двух хроматид).
Хроматида — это нуклеопротеидная нить, половинка двойной хромосомы.
Центромера — это место соединения двух хроматид(перетяжка), к центромере присоединяются нити веретена деления. По сторонам от центромеры лежат плечи хромосомы (см. Рисунок 1).
Рисунок 1. Схема строения хромосомы в поздней профазе — метафазе митоза. 1 — хроматида; 2 — центромера; 3 — короткое плечо; 4 — длинное плечо.
В зависимости от места расположения центромеры хромосомы делят на:
● акроцентрические хромосомы, у которых центромера находится практически на конце, и второе плечо настолько мало, что его может быть не видно;
● субметацентрические хромосомы с плечами неравной длины;
● метацентрические хромосомы, у которых центромера расположена посередине или почти посередине (см.
Рисунок 2).
Рисунок 2. Типы строения хромосом
Гомологичные хромосомы — пара хромосом приблизительно равной длины, с одинаковым положением центромеры. Их гены в соответствующих (идентичных) локусах представляют собой аллельные гены — аллели, то есть кодируют одни и те же белки или РНК.
При двуполом размножении одна гомологичная хромосома наследуется организмом от матери, а другая — от отца. Гомологичные хромосомы не идентичны друг другу. Они имеют один и тот же набор генов, однако они могут быть представлены как различными (у гетерозигот), так и одинаковыми (у гомозигот) аллелями, то есть формами одного и того же гена, ответственными за проявление различных вариантов одного и того же признака.
Например: АА — темные волосы (доминантная гомозигота), Аа — темные волосы (гетерозигота), аа — светлые волосы (рецессивная гомозигота).
Кроме того, в результате некоторых мутаций могут возникать гомологичные хромосомы, различающиеся наборами или расположением генов.
Расположение аллельных генов в гомологичных хромосомах
Кариотип — совокупность хромосом клеток какого-либо вида растений или животных. Он характеризуется постоянным для каждого вида числом хромосом, их размеров, формы, деталей строения. Кариотип любого вида специфичен и может являться его систематическим признаком.
Хромосомы делятся на две группы: аутосомы и половые хромосомы.
Аутосомы — парные хромосомы, одинаковые у мужских и женских организмов. Иными словами, кроме половых хромосом, все остальные хромосомы у раздельнополых организмов будут являться аутосомами. Аутосомы в кариотипе обозначаются порядковыми номерами.
Половые хромосомы — хромосомы, набор которых отличает мужские и женские особи.
Половые хромосомы обозначаются буквами X или Y. Отсутствие половой хромосомы обозначается цифрой 0. Пол, имеющий две одинаковые половые хромосомы (XX), продуцирует гаметы, не отличающиеся по половым хромосомам. Этот пол называется гомогаметным.
У пола, определяемого набором непарных половых хромосом (XY), половина гамет несёт одну половую хромосому, а половина гамет — другую половую хромосому. Этот пол называется гетерогаметным. У человека, как у всех млекопитающих, гомогаметный пол — женский (XX), гетерогаметный пол — мужской (XY) (см. Рисунок 4). У птиц, напротив, гетерогаметный пол — женский (ХУ), а гомогаметный — мужской (ХХ).
Рисунок 4. Кариотип мужчины
Гены, генотип и фенотип
Ген — функционально неделимая единица генетического материала, участок молекулы ДНК, кодирующий первичную структуру полипептида, молекулы транспортной или рибосомной РНК.
В широком смысле ген — участок ДНК, определяющий возможность развития отдельного элементарного признака.
Геном — совокупность генов в гаплоидном наборе хромосом данного организма. В геноме каждый ген представлен лишь одним геном из каждой аллельной пары (только доминантным или только рецессивным).
Генотип — совокупность всех генов организма. Генотип — совокупность наследственных признаков и свойств, полученных особью от родителей, а также новых свойств, появившихся в результате мутаций генов, которых не было у родителей.
Генотип складывается при взаимодействии двух геномов (яйцеклетки и сперматозоида) и представляет собой наследственную программу развития, являясь целостной системой, а не простой суммой отдельных генов.
Аллель — пара генов, определяющая признак.
Аллельные гены — гены, расположенные в идентичных локусах гомологичных хромосом.
Локус — местоположение гена в хромосоме.
Гомозигота — организм, имеющий аллельные гены одной молекулярной формы (оба доминантные или оба рецессивные).
Гетерозигота — организм, имеющий аллельные гены разной молекулярной формы; в этом случае один из генов является доминантным, другой — рецессивным.
Альтернативные признаки — два взаимоисключающих проявления признака (белая и пурпурная окраска цветов, жёлтая и зелёная окраска семян, гладкая и морщинистая поверхность семян, карие и голубые глаза).
Множественный аллелизм — это существование в популяции более двух аллелей данного гена. Например, наследование групп крови у человека определяется тремя аллелями одного гена: I0, IA, IB.
Рисунок 5. Определение групп крови
Рецессивный ген — аллель, определяющий развитие признака только в гомозиготном состоянии; такой признак будет называться рецессивным.
Доминантный ген — аллель, определяющий развитие признака не только в гомозиготном, но и в гетерозиготном состоянии; такой признак будет называться доминантным.
Чистая линия — группа организмов, имеющих некоторые признаки, которые полностью передаются потомству в силу генетической однородности всех особей. В случае гена, имеющего несколько аллелей, все организмы, относящиеся к одной чистой линии, являются гомозиготными по одному и тому же аллелю данного гена. Чистыми линиями часто называют сорта растений, при самоопылении дающих генетически идентичное и морфологически сходное потомство. Аналогом чистой линии у микроорганизмов является штамм. Чистые линии у животных (например, породы собак) получают путём близкородственных скрещиваний в течение нескольких поколений. В результате животные, составляющие чистую линию, получают одинаковые копии хромосом каждой из гомологичных пар.
Фенотип — совокупность всех признаков и свойств организма, сложившихся в процессе индивидуального развития генотипа.
Сюда относятся не только внешние признаки, но и внутренние: анатомические, физиологические, биохимические. Каждая особь имеет свои особенности внешнего вида, внутреннего строения, характера обмена веществ, функционирования органов, т. е. свой фенотип, который сформировался в определённых условиях среды.
Генотип минорного аллеля SIRT6 связан со снижением продолжительности жизни более чем на 5 лет в возрастной когорте
Таблица 1.
Характеристики 65+ участников RHS по статусу генотипирования.
Подробнее » РасширятьРисунок 1.
AKT1 rs3803304 локализация и скорректированный средний возраст на момент смерти и распределение частоты генотипов с разбивкой по полу.
A. SIRT6 расположен на хромосоме 19p13.3, имеет длину 8491 п.н. с 8 экзонами [30]. rs107251, обозначенный синей чертой и синими стрелками, представляет собой вариант интрона, расположенный после экзона 4.
Он не расположен в консервативной области млекопитающих, что указывает на то, что он вряд ли является причинным вариантом продолжительности жизни. Несколько SNP расположены по адресу SIRT6 ; Предполагается, что rs107251 собирает всю эту информацию. SNP, обозначенные красной чертой, являются вариантами миссенс; зеленая черточка обозначает синонимичный вариант. B. Генотипы CC и CT имеют более чем 5-летнее скорректированное среднее преимущество выживаемости по сравнению с генотипом TT. Данные были рассчитаны с помощью многопараметрической линейной регрессии с поправкой на ИМТ, курение, употребление алкоголя и сопутствующие заболевания. Существует значительная разница в распределении генотипов между популяциями 65+RHS и HapMap-CEU (p<0,01).
Подробнее »
РасширятьТаблица 2.
Частота генотипов, распределение и специфический для генотипа средний возраст на момент смерти SNP, связанных с продолжительностью жизни.
Подробнее »
РасширятьФигура 2.
SIRT3 от хромосомного до уровня пар оснований, демонстрирующий расположение и характеристики двух SIRT3 SNP, значимо связанные со скорректированным средним возрастом на момент смерти.
A. SIRT3 расположен на хромосоме 11p15.5, имеет длину 21332 п.н. с 5 экзонами.[30] Из 12 генотипированных SNP SIRT3 два были значимо связаны с возрастом на момент смерти, rs511744 и rs4758633, обозначенные синими стрелками. Эти два SNP находятся на расстоянии примерно 450 пар оснований друг от друга и расположены сразу после экзона 1. Несмотря на то, что они очень близки по физическому расположению, наблюдался значительный эффект взаимодействия пол × rs4758633 (p = 0,08), но не rs511744 (p = 0,49).). Эти два SNP не находятся в консервативных регионах млекопитающих (MCR), что указывает на то, что они, вероятно, не являются причинными, а связаны с LD с функциональным вариантом.
Подробнее »
РасширятьРисунок 3.
SIRT5 от хромосомного до уровня килобазы, чтобы показать расположение и характеристики двух SNP SIRT5, значительно связанных с скорректированным средним возрастом на момент смерти.
A. SIRT5 расположен на хромосоме 6p23, длиной 37 647 п.н. с 8 экзонами.[30] Синие стрелки обозначают три генотипа SNP в SIRT5. SNP rs2841505 представляет собой восходящий вариант в консервативной области млекопитающих (MCR), а rs4712047 представляет собой вариант интрона, а не в консервативной области млекопитающих. SNP, обозначенные красной чертой, являются вариантами миссенс; зеленая черточка обозначает синонимичный вариант. B. Эффект гендерного взаимодействия с rs2841505 не был значительным (p = 0,55). Распределение частот генотипов у самцов и самок не различалось (р = 0,54). C. Эффект гендерного взаимодействия с rs4712047 был значительным (p = 0,06). Распределение частот генотипов у самцов и самок не различается (р = 0,47). D. Парные оценки LD предполагают, что rs2841505 и rs4712047 имеют низкую LD.
Подробнее »
РасширятьРисунок 4.
Местоположение AKT1 rs3803304 и скорректированный средний возраст на момент смерти и распределение частоты генотипов с разбивкой по полу.
AKT1 расположен на хромосоме 14q32.33. [30] Эффект гендерного взаимодействия с rs3803304 был значительным (p = 0,04). Различий в распределении генотипов между самцами и самками нет (р = 0,85).
Подробнее »
РасширятьТаблица 3.
Характеристики участников не анализировались против . проанализированы по полу.
Подробнее »
РасширятьГенетические родословные
Генетические родословныеАвтор сайта Ричард Стин | Веб-сайт BioTopics предоставляет доступ к интерактивным справочным материалам, разработанным для поддержки изучение и преподавание биологии на различных уровнях. | |
На этих диаграммах люди представлены символами, обычно кругами для женщин и квадратами для мужчин, а нижняя строка представляет детей пары выше.
Для простоты в этих примерах показано 4 потомка. Однако на практике количество, пропорции и порядок рождения могут варьироваться.
Очевидно, что тот же метод генеалогических деревьев можно использовать для демонстрации результатов разведения животных.
Обычно темные символы используются для обозначения людей, страдающих генетическим заболеванием, и незакрашенные символы для тех, кто не страдает. В последующих пояснениях используется промежуточный серый цвет, чтобы помочь понять влияние гетерозиготного носителя.
Доминантный аллель, напр. Болезнь Гентингтона (хорея Гентингтона)
Генетическое объяснение
Поскольку это состояние проявляется у некоторых потомков первого поколения, но не у некоторых других, это не простое скрещивание двух разных гомозигот. Один из родителей должен быть гетерозиготным, и аллель состояния должен быть доминантным по отношению к аллелю отсутствия состояния. Доминантный аллель обозначается заглавной буквой, например, H в отличие от строчной версии той же буквы h для нормального аллеля (в данном случае рецессивного).
Также обратите внимание, что в этом случае появление состояния не зависит от пола человека.
Генетическая схема
| Родители фенотип | пострадавших | х | без изменений |
| Родители генотип | Чч | чч | |
| Гаметы | Н или ч | ч Только | |
| Генотипы потомства | Чч | и | чч |
| Фенотипы потомства | 1 пострадавших (50%) | : | 1 без изменений (50%) |
Рецессивный аллель, например муковисцидоз
Генетическое объяснение
Поскольку это состояние не проявляется ни у одного из потомков в первом поколении, но вновь появляется во втором поколении, оно должно быть вызвано рецессивным аллелем.
Рецессивный аллель обозначается строчной буквой, например, f в отличие от версии той же буквы F в верхнем регистре для нормального аллеля (в данном случае доминантного).
Опять же, в этом случае появление состояния не зависит от пола человека.
Генетические схемы
Для первой секции (родители, дающие первое поколение):
| Родители фенотип | пострадавших | х | без изменений |
|---|---|---|---|
| Родители генотип | ФФ | и далее | |
| Гаметы | Только F | только для | |
| Генотип потомства | Все Фф | ||
| Фенотип потомства | незатронутый — носители |
Для второй секции (два носителя, дающие начало второму поколению):
| Первое поколение : фенотип | незатронутый — перевозчик | х | незатронутый — носитель | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Первое поколение : генотип | Фф | Фф | |||
| Гаметы | F или | ф | F или | ф | |
| Генотипы второго поколение потомство | ФФ | Фф | Фф | и далее | |
| Фенотипы второго поколения потомства | 3 незатронутый — 2/3 держателя — 1/3 полностью без изменений | : 1 затронутый | |||
Сцепленный с полом рецессивный аллель, например гемофилия
(также относится к красно-зеленому дальтонизму)
Пример 1
Пример 2
Генетическое объяснение
Поскольку в этих 2 примерах имеются разные результаты в зависимости от пола родителей, этот аллель должен быть сцеплен с полом и находиться на Х-хромосоме.