人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,人类疾病生化和分子遗传学,先天性代谢病,1,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第1页,本章内容提醒,先天代谢病类型,几个疾病发病分子机制、疾病相关基因定位、疾病遗传方式。,氨基酸代谢病：,白化病,PKU,糖代谢病：,半乳糖血症 糖原贮积症,嘌呤代谢病：,自毁容貌综合征,受体蛋白病：,家族性高胆固醇血症,2,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第2页,19,，,Garrod,A,在皇家伦敦医学院发表了题为“,先天性代谢缺点,”著名汇报，他公布了四种人类罕见疾病：,尿黑酸尿症,戊糖尿症,胱氨酸尿症,白化病,Garrod,对,尿黑酸尿症,开拓性研究开辟了生化遗传学这一领域,一、“先天代谢缺点”概念提出,3,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第3页,尿黑酸尿症,临床特征,：黑尿、大关节、脊柱椎间盘,退行性关节炎褐黄病。,上腭出现兰色或黑色色素斑，,眼巩膜、肋软骨出现黑色沉淀,（,内源性尿黑酸本身氧化形成产物沉淀所致,）,4,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第4页,临床症状,新生儿和儿童期：,尿黑酸尿是唯一特点；,成人期：,除了尿黑酸尿以外，因为尿黑酸增多，并在结缔组织中从容，而造成褐黄病（,ochronosis），,假如累及关节话则进展为褐黄病性关节炎（,ochronotic arthritis）。,5,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第5页,推测病因,代谢 转化,正常人：,苯丙,Aa、,色,Aa,尿黑酸 另一代谢产物,不蓄积,尿黑酸患者,：,苯丙,Aa、,色,Aa,尿黑酸/另一代谢产物,大量贮积，尿中排出,6,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第6页,试验分析,尿黑酸患者 服食尿黑酸尿中定 量排出,高蛋白饮食（含苯丙,Aa、,色,Aa）,内源性尿黑酸,受试者,正常人 服食尿黑酸不排出,高蛋白饮食（含苯,Aa、,色,Aa）,无尿黑酸检出,7,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第7页,证实病因,尿黑酸氧化酶 缺乏,假设50年后被证实：患者肝脏中检测不到尿黑 酸氧化酶，此酶负责尿黑酸深入代谢。,苯丙,Aa,苯丙,Aa,羟化酶,酪,Aa,酪,Aa,氨基转移酶,p-,羟基苯丙酮酸,p-,羟基苯丙酮酸氧化酶,尿黑酸,尿黑酸氧化酶,延胡索酸+乙酰乙酸,8,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第8页,尿黑酸症遗传学分析,尿黑酸尿症展现,家族分布,：17个尿黑酸尿症家庭中有8个父母是一级表兄妹。一级表兄妹婚配为一个罕见隐性性状表现提供了条件,是第一个被确认,常染色体隐性遗传病。,正常等位基因是未受累个体特异酶产物所必需，这是关于基因经过编码酶施加其影响最初线索。所以,Garrod,工作预言了,“,一个基因一个酶,”假说,。,9,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第9页,二、先天代谢缺点产生机制,1、,酶活性异常遗传基础,1）,结构基因突变酶结构改变，稳定性降低，酶动力学改变。,2）,调整基因突变酶合成速率下降，催化活性降低，,3）,翻译后修饰加工障碍酶催化中心不完善，活性下降。,10,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第10页,代谢异常机理,Gene,AB BC,C/D,transcribtion,mRNA,translatin,Enzyme,S(,底物）,A B C,D,E F,代谢旁路开放,11,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第11页,二、先天代谢缺点代表疾病,氨基酸代谢病,：,PKU,白化病,糖代谢病,：,半乳糖血症 糖原贮积症,嘌呤代谢病：,自毁容貌综合征,受体蛋白病,：,家族性高胆固醇血症,12,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第12页,苯丙酮尿症,发病步骤：,酶缺乏造成旁路代谢产物增多,遗传方式：,AR,缺乏酶：,苯丙氨酸羟化酶,遗传基因定位：,PAH,基因,12,q24.1,全长,90Kb,，,13,个外显子，,12,个内含子。,当前已发觉近,200,种错义突变,13,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第13页,临,床症状,：,本病经经典以,智能发育不全,为主要特征。,旁路代谢产物苯丙酮酸苯乳酸苯乙酸,从汗液尿液排出，,毛发、皮肤和尿有特殊气味,黑色素生成降低，,患者毛发和皮肤颜色浅,神经递质生成受影响，,患儿智力低下。,治疗,：低苯丙氨酸饮食,早期治疗以防止神经系统损伤，,降低智力损害,生化伎俩可作新生儿筛查,14,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第14页,苯丙氨酸 酪氨酸 多巴 儿茶酚胺,苯丙酮酸,苯乙酸 苯乳酸,尿黑酸,乙酰乙酸,黑色素,甲状腺素,苯丙氨酸、酪氨酸代谢,15,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第15页,白化病,Albinism,发病步骤：,酶缺乏造成代谢终产物缺乏,遗传方式：,AR,缺乏酶：酪氨酸酶，造成终产物黑色素缺乏,遗传基因,OCA1,定位：11,q14-q21,16,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第16页,临,床症状,：,皮肤,呈白色，头发呈银白或淡黄色,虹膜及瞳孔,呈淡红色，视网膜无色素,视物含糊，眼球震颤，羞明,易患皮肤癌,17,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第17页,白化病,Albinism,18,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第18页,半乳糖血症,（,Galactosemia,）,#发病步骤：酶缺乏造成,代谢中间产物堆积和排出,#遗传方式：,AR,#临床表现：,婴儿哺乳后呕吐、腹泻、,对乳类不耐受，继而出现肝硬化、,白内障、智力低下等症状,19,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第19页,半乳糖血症（,Galactosemia）,半乳糖 半乳糖-1-磷酸+2-磷酸尿苷葡萄糖 2-磷酸尿苷半乳糖,葡萄糖-1-磷酸,E1,E2,半乳糖醇,葡萄糖-6-磷酸,E1：,半乳糖激酶,E2：,半乳糖-1-磷酸尿苷酰转移酶,20,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第20页,半乳糖血症分类,分型,缺点酶,基因定位,临床表现,型,（经经典）,半乳糖,-1-,磷酸尿苷酰转移酶,9q13,低血糖，肝硬化，智力障碍，白内障。,型,半乳糖激酶,17q21-q22,主要表现为青年型白内障。肝脾大，可有黄疸，智力正常或迟缓。,型,半乳糖尿苷,-2-,磷酸,-4-,异构酶,1p36-p35,可无临床症状或类似经经典,21,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第21页,1.,喂乳后,几天出现,呕吐,、拒食、腹泻、失重。2.,一周后，肝脏损害症状：,黄疸、肝肿大、腹水,。,3.,几个月后，智力发育障碍，蛋白尿，氨基酸尿，,白内障,。,22,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第22页,糖原贮积症,（,von Gierke,病）,缺乏酶：,葡萄糖-6-磷酸酶,遗传方式：,AR,基因定位：,17,q21,糖原 葡萄糖,-1-,磷酸 葡萄糖,-6-,磷酸 葡萄糖,葡萄糖,-6-,磷酸酶,23,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第23页,临床表现,：,肝糖原合成过多，引发患儿,肝肿大,G-6-Pase,缺乏，葡萄糖供给不足，易发生,低血糖,，长久可致患儿发育不良，消瘦，身体矮小,动用脂肪供能能够出现,酮血症,。,G-6-P,无氧酵解生成大量乳酸，造成,酸中毒,。,24,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第24页,25,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第25页,嘌呤代谢病,自毁容貌综合征(,Lesch-Nyhan syndrome,LNS,),缺乏酶：,次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶,(,HGPRT),遗传方式：,X,连锁隐性遗传。,基因定位：,Xq26-q27。,主要突变类型有：,核苷酸取代、插入、缺失和移码突变，可在,DNA,水平上作产前诊疗,。,26,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第26页,代谢路径,27,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第27页,发病机理,HGPRT,催化5-磷酸核糖-1-焦磷酸(,PRPP),上磷酸核糖基转移到鸟嘌呤和次黄嘌呤上，使之成为鸟苷酸和次黄苷酸，而它们又可反馈抑制嘌呤前体5-磷酸核糖-1-胺生成。此酶如缺乏，则鸟苷酸和次黄苷酸合成降低，嘌呤合成加紧，致使尿酸增高，代谢紊乱而致病。,28,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第28页,临床表现,：,1、高尿酸血症和高 尿酸尿症2、痛风性关节炎3、智力迟钝，大 脑瘫痪4、舞蹈样动作，,自残行为,29,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第29页,家族性高胆固醇血症（,FH）,遗传方式,：常染色体显性遗传病，,发病率：,1/500,临床特点,：,血清胆固醇增高（300 600,mg/dl，,正常人230），低密度脂蛋白（,LDL）,胆固醇增高（200,mg/dl）。,大约50%患者出现伸肌腱胆固醇沉积（黄色瘤）,发病机理,：低密度脂蛋白受体缺点,30,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第30页,1,、胆,固醇调整,正常人,LDL,受体与,LDL,颗粒结合内在化,LDL,颗粒中胆固醇降解为游离胆固醇细胞内游离胆固醇氧化衍生物开启调整过程：,1）,HMG-CoA,还原酶，胆固醇合成,2）,胆固醇酯化和储存增加,3）,LDL,受体合成降低，对外源胆固醇摄取降低,31,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第31页,患者：,LDL,受体合成降低引发细胞对外源性胆固醇摄取降低,32,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第32页,2、LDL,受体,基因定位：,19,chr,上，长约,45,kb,，,18,个外显子，,mRNA,5.3,kb,对基因分析表明：,配体结合区,，由5个,Exon,编码（26个外显子）,EGF,前体同源区,，由8个,Exon,编码。,糖基化部分,，由1个,Exon,编码。,跨膜区,，由第16个,Exon,和17,Exon,部分编码。,胞浆内尾部,，由,Exon17,剩于部分和,E18,一部,分编码。,LDL,受体在内质网合成，再经过高尔基复合体时糖基化，分子量为160,kDa，,是插入,C,膜整合膜蛋白。,33,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第33页,LDL,受体结构,34,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第34页,3、LDL,受体突变,在家族性高胆固醇血症中，判定了150 种不一样突变，并发觉有各种突变和高度等位基因异质性。,多数突变为受体基因不一样等位基因杂合子-既复合,杂合子,。,35,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第35页,LDL,受体基因突变可分为,5个功效类型,：,1、突变发生在,开启子区,，不产生,mRNA,和蛋白；,2、突变阻断新生,LDL,受体蛋白从,ER,转运,到,GO；,3、,突变编码受体能够抵达,C,表面，但不能与,正常地结合配体,；,4、突变编码受体能够抵达,C,表面，也能与正常地结合,LDL，,但,不能集中,在网络蛋白包被小窝。,5、再循环缺点型突变，突变编码受体能够结合并内在化,LDL。,但,不能释放,内含体中受体，和回到,C,表面。,基于上述研究，从,DNA,水平对,FH,进行筛查和产前诊疗已成为可能。,36,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第36页,37,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第37页,G-6-PD,朝鲜战争期间，美国士兵使用伯氨基喹啉来预防疟疾，约10%黑人士兵发生溶血，少数白人士兵（地中海血统）也发生严重溶血性贫血。,以后发觉这种药品诱发贫血基础是,G6PD,遗传性缺点。,从此建立了药品遗传学,这里，我们主要探讨,G6PD,遗传性缺点,38,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第38页,G6PD,基因：定位于,X,染色体，全长19,kb，,含13个外显子，编码514个氨基酸蛋白。,药品+,Hb,H,2,O,2,GSSG+NADPH,GSH+NADP,G6PD,GSH px,GR,6-磷酸葡萄糖酸,6-磷酸葡萄糖,39,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第39页,突变类型,外显子 突变位置 突变类型,Aa,位置,Aa,替换,5 376,AG 126,天冬酰氨,天冬氨酸,4 202,GA 68,缬氨酸,蛋氨酸,6 563,CT 188,丝氨酸,苯丙氨酸,突变造成电泳迁移率改变（,E5）,和酶活性降低（,E4,和,E6）,。,40,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第40页,G6PD,突变型是因为在淀粉凝胶中电泳迁移率不一样而被发觉。突变型,G6PD,活性下降。,G6PD-B：,野生型，,G6PD-A：,突变型，,G6PD-A,-,：,二次突变。,酶活性,G6PD-BG6PD-AG6PD-A,-,。,后者酶活性是前二者15%。,电泳迁移率：,G6PD-AG6PD-A,-,G6PD-B。,41,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第41页,DNA,水平：报道了60各种独立突变，,范围,:,包含几乎整个编码区,性质,：,错义突变,，多为编码链或非编码链中,CpG,二核苷 酸发生,CT,转换突变。,蛋白水平：已报道400各种等位突变型，,其中许多是多态。,G6PD,缺乏症很常见，几乎分布世界各地。,42,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第42页,本节要求掌握：,几个常见代谢病,氨基酸代谢病：,白化病,PKU,糖代谢病：,半乳糖血症 糖原贮积症,嘌呤代谢病：,自毁容貌综合征,受体蛋白病：,家族性高胆固醇血症,什么病、缺什么酶、何种遗传方式？,43,人类疾病的生化和分子遗传学先天性代谢病专家讲座,第43页,