CHAPTER 17 Molecular Biology and Medicine

Konsekvenserna av en mutation Sjukdom eller abnormalitet uppkommer. Genprodukten (proteinet) är förändrad, men funktionen har inte förändrats  ingen förändring i fenotypen. Mutationen har inte förändrat genprodukten.

figure 18-03a.jpg 18.3 Figure 18.3 – Part 1

figure 18-03b.jpg 18.3 Figure 18.3 – Part 2

Ärftliga sjukdomar (1) En del sjukdomar förorsakas av mutationer i en enda gen. De flesta sjukdomar är en summa av många geners och proteiners samverkan med omgivningen. Detta innebär att benägenheten till en sjukdom kan vara ärftlig utan att sjukdomen någonsin bryter ut.

Ärftliga sjukdomar (2) Sjukdomar kan ärvas enligt olika mönster. Autosomalt recessiva alleler Autosomalt dominanta alleler Alleles som ärvs med X-kromosomen Kromosomala abnormaliteter

Prionsjukdomar Smittsamma sjukdomar som inte förorsakas av virus eller bakterier Ett protein med förändrad tertiärstruktur kan katalysera strukturell omvandling av motsvarande normala protein till den abnormala konformationen Proteinets aminosyrasekvens är således oförändrad

Identifiering av muterade gener a. Om det muterade proteinet är känt: Användning av mRNA för att hitta genen i ett DNA-bibliotek. b. Om en bit av en kromosom saknas: Jämförelse med DNA från en person med intakt kromosom för att isolera den saknade genen.

Identifiering av muterade gener c) Om varken kandidatproteiner eller deletioner finns: positionell kloning. Ett sätt att ”zooma in” på mutationen RFLPs = Restriction Fragment Length Polymorphisms DNA klyvs med restriktionsenzymer Klyvningsmönstret jämförs med släktens klyvningsmönster

Identifiering av muterade gener Släktkartor med nedärvning av sjukdom samt nedärvning av RFLPs uppställs Om ett visst mönster av fragment förekommer hos sjuka individer måste genen som förorsakar sjukdomen finnas nära klyvningsstället

figure 18-07.jpg 18.7 Figure 18.7

Identifiering av muterade gener DNA i närheten av polymorfismen fragmenteras cDNA från sjuka celler hybridiseras till DNA-fragmenten för att identifiera kodande regioner. Kodande DNA-fragment sekvenseras och jämförs med motsvarande fragment från friska personer  mutationen kan spåras.

Detektion av mutationer 1. Genanalyser används för att upptäcka om man har anlag för en sjukdom. man kan påbörja behandling i god tid embryon kan testas en cell räcker i vissa fall etiskt diskutabelt Metoder: Klyvningstest, allelspecifika oligonukleotider 2. Abnormala enzym kan ibland upptäckas för att det finns för mycket substrat eller för lite produkt.

figure 18-11.jpg 18.11 Figure 18.11

figure 18-12.jpg 18.12 Figure 18.12

Etiska frågor om detektering av mutationer t.ex. Vem ska ha tillgång till resultaten av ett gentest? Vad gör man om det visar sig att ett foster har genotypen för en allvarlig sjukdom? Får man välja ett friskt embryo vid konstgjord befruktning? Var går då gränsen för valfriheten? Vem äger rättigheterna till en gen/mutation?

Cancer Förorsakas av genetiska förändringar. Förlorad kontroll över celldelningen De genetiska förändringarna kan uppkomma genom: spontana mutationer mutagena kemikalier, strålning virus Fler än en mutation behövs ofta för att cancer ska uppstå

Benigna (godartade) tumörer Differentierade celler Växer långsamt Kan inte invadera omgivande vävnad, kapslar ofta in sig

Maligna (elakartade) tumörer Cellerna förändrats så att de inte liknar cellerna i ursprungsvävnaden Invasiv, ofta metastaserande Carcinom: från epitelvävnad, vanligast Sarkom: från mesodermala celler (ben, bindväv, muskel, blodkärl) Leukemi, lymfom: från blodstamceller

Cancerns genetiska bakgrund Normala celler har proto-onkogener som stimulerar celldelning eller inhiberar celldöd. Mutationer som kan förvandla en proto- onkogen till en onkogen: mutationer i flankerande DNA som leder till ökad eller konstant expression konstitutivt aktiverande mutationer

Cancerns genetiska bakgrund Tumörsuppressorgener inhiberar celldelning eller aktiverar programmerad celldöd Mutationer i tumörsuppressorgener som kan förorsaka cancer: mutationer i flankerande DNA som leder till att genen inte expresseras mutationer som förstör proteinfunktionen båda allelerna måste vara muterade för att cancer ska uppstå en muterad allel kan därför gå i arv

figure 18-16.jpg 18.16 Figure 18.16

Behandling av genetiska sjukdomar Behandling av symptomen – fortgående medicinering eller diet Genterapi – den muterade genen ersätts med en normal gen genom homolog rekombination Problem: hur få in DNA i kroppens celler?

Human genome project (HGP) HUGO = Human Genome Organisation Internationellt samarbete med allmänna forskningsmedel Sekvenseringen färdig i april 2003 Resultaten tillgängliga för alla Parallellt med detta har privatföretag sina egna sekvenseringsprojekt

HGP: resultat Information om genomets struktur, organisation och funktion Endast 20 000-25 000 gener  en gen måste koda för flera proteiner <2% kodande DNA >50% repetitiva sekvenser 0,1% av DNA skiljer mellan individer En del gener översätts inte till protein

Sekvenseringsmetodik Isolera kromosomen Klipp i småbitar, flera prov med olika restriktionsenzym Sekvensera varje fragment Pussla ihop fragmenten med hjälp av överlappande sekvenser i de olika proven

Proteomet = alla proteiner i en organism Mera komplicerat än genomet: Alternativ spjälkning av mRNA  olika proteiner Posttranslationella modifikationer Proteomik: proteiners relativa koncentrationer, struktur, förekomst, interaktioner och funktion  fenotyp