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基因突变致蛋白质合成异常


来源:39康复网      作者:39康复网      点击:次      时间:2008-02-24

 

第二节 基因突变致蛋白质合成异常

  蛋白质性质是由DNA分子上碱基数量和顺序决定的。如果DNA分子的碱基数量或顺序发生变化,由它编码的蛋白质结构就发生相应的改变。由于基因突变导致蛋白质分子质和量异常,从而引起机体功能障碍的一类疾病称为分子病(molecular disease)。

  分子病种类很多,根据各种蛋白质的功能可将分子病遗传病中研究得最深入、最透彻的分子病,是运输性蛋白病的代表,是研究人类遗传机理的最好模型。据估计,全世界有一亿多人携带血红蛋白病的基因,我国南方发病率较高,因此,血红蛋白病是最常见的遗传之一。

  (一)正常血红蛋白的组成,结构及遗传控制

  1.人类血红蛋白的组成和发育变化 每贫血

  1.异常血红蛋白病 异常血红蛋白(abnormal hemoglobin)是指由于珠蛋白基因突变导致珠蛋白肽链结构异常,如有临床表现者称为异常血红蛋白病或异常血红蛋白综合征。至今全世界已发现异常血红蛋白471种。国内已发现60种,其中20种是世界首报。尽管异常血红蛋白种类繁多,但仅约40%的异常血红蛋白对人体有不同程度的功能障碍。

  (1)异常血红蛋白病的类型:

  1)镰形细胞病(sickle cell disease):此病主要见于黑人。该病系由于β链第6位谷氨酸被缬氨酸取代,形成HbS,导致电荷改变,在脱氧情况下HbS聚合形成长棒状聚合物,使红细胞镰变,由于镰变引起血粘度增高,导致血管梗阻性继发症状,一过性剧痛(肌肉骨骼痛、腹痛),急性大面积组织损伤,心肌梗塞可致死,镰变细胞的变性降低还可引起溶血。HbS纯合子(HbSHbS)表现为镰形细胞性贫血,杂合子(HbAHbS)表现为镰形细胞性状,大部分无症状,但也可有轻度慢性贫血。

  2)不稳定血红蛋白病(unstable hemoglobinpathies):已发现的不稳定血红蛋白在80种以上。由于Hb不稳定容易自发(或在氧化剂作用下)变性,形成变性珠蛋白小体(Heinz小体)。Heinz小体粘附红细胞膜上,导致了离子通透性增加;另外,由于变形性降低,当红细胞通过微循环时,红细胞被阻留破坏,导致血管内、外溶血。不稳定Hb病一般呈常染色体显性遗传(不完全显性),杂合子可有临床症状,纯合子可致死。临床表现与Hb不稳定程度、产生高铁血红蛋白的多少以及不稳定Hb的氧亲和力大小有关。轻者仅在服用磺胺等药物或有感染时溶血;重者需反复输血才能维持生命。

  3)血红蛋白M病(HbM):HbM是因肽链中与血红素铁原子连接的组氨酸或邻近的氨基酸发生了替代,导致部分铁原子呈稳定的高铁状态,从而影响了正常的带氧功能,使组织供氧不足,导致临床上出现紫绀和继发性红细胞增多。本病呈常染色体显性遗传,杂合子HbM含量一般在30%以内,可引起紫绀症状。

  4)氧亲和力改变的血红蛋白病:这类血红蛋白病是指由于肽链上氨基酸替代而使血红蛋白分子与氧的亲和力增高或降低,致运输氧功能改变。如引起Hb与氧亲和力增高,输送给组织的氧量减少,导致红细胞增多症;如引起Hb与氧亲和力降低,则使动脉血的氧饱和度下降,严重者可引起紫绀症状。

  (2)异常血红蛋白的分子基础:异常血红蛋白的发生涉及基因突变的各种类型,概括举例如下。

  1)单个碱基置换:水肿综合征(HbBart’s hydrops fetalis syndrome):是两条16染色体的4个α基因全部缺失或缺陷,基因型为α0地贫纯合子(--/--),完全不能合成α链,不能形成胎儿HbF,相对过多的γ链形成γ四聚体(γ4)称为HbBart’s(γ4).HbBart’s对氧亲和力非常高,因而释放给组织的氧减少,造成组织严重缺氧导致胎儿水肿,引起死胎或新生儿死亡.患儿血红蛋白60%以上为HbBart’s ,其余为 HbPortland.

  患儿父母均为α0地贫杂合子,基因型为α/--.他们若再生育,则胎儿有1/4的机会为αHbBart’s水肿胎儿,1/4为正常人,1/2为α0地贫杂合子(α地1)

  ②血红蛋白H病:是α0地贫和α+地贫的双重杂合子,即有3个α基因缺失或缺陷,基因型为-α/--或α-/--,也可为ααT/--(αT代表有突变,如Hb Constant Spring)。因缺失3个α基因,只能合成少量α链,β链相对过多,形成β四聚体(β4),易被氧化,导致β4解体成游离的单链,游离β链沉淀聚积包涵体,附着于红细胞膜上,使红细胞膜受损,失去柔韧性,易被脾破坏,导致中等度或较严重的溶血性贫血,称为血红蛋白H病(Hbh disease) .

  骨质疏松,可出现“地中海贫血面容”(头颅大,额顶及枕部隆起,鼻梁塌陷,上颌及牙齿前突,眼距宽,眼睑浮肿)。由于β链合成受抑制,过剩的游离α链形成α链包涵体,引起溶血性贫血,靠输血维持生命。

表4-1 点突变引起的地中海贫血

分子缺陷类型
1、生成无功能或稳定性降低的
①无义突变
a116GAG---TAG,(G---T)
②移码突变
a130/31(--4bp)
③终止密码突变
142TAA---CAA(T---C)
形成Hb Constant Spring
④起始密码突变
a2ATG---ACG(T--C)
2、RNA加工突变
①剪接改变
IVSI(GGTGAGGCT---GGCT)
②Poly(A)信号缺陷
AATAAAA ---AATAAG
3、产生不稳定H
a2125CTG(亮)CCG(脯)
生成Hb Quong Sze

  ②轻型β地中海贫血:患者是β+地贫、β0地贫或δβ0地贫的杂合子,基因型分别为β+/βA、β0/β+和δβ0/βA。这类患者由于还能合成相当量的β链,所以症状较轻,贫血不明显或轻度贫血。本病特点是HbA2升高(可达4%-8%)或(和)HbF升高。

  ③中间型β地中海贫血:患者通常是某些β地贫变异型的纯合子,如β+地贫(高F)/β+地贫(高F)或两种不同变异型地贫的双重杂合子,如β+,地贫/δβ+地贫。其症状介于重型和轻型之间,故称为中间型β地中海贫血。

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