医学遗传学

遗传的分子基础 医学遗传学

本章节重点、难点 • 遗传印记 • 突变

1. 人类基因组和人类基因 1.1. 人类基因组人类基因组是人类一个细胞所含的所有遗传物质的总和，包括核基因组和线粒体基因组。核基因组位于细胞核中，一个细胞只有一个核基因组；线粒体基因组位于细胞质的线粒体中，一个细胞可存在多个线粒体基因组。

1. 人类基因组和人类基因 1.2. 人类基因基因（gene）是基因组中携带遗传信息的最基本的物理和功能单位。人类基因有为蛋白质编码的基因及为RNA编码的基因两大类。

1. 人类基因组和人类基因 1.2. 人类基因 1.2.1. 为蛋白质编码的基因也称结构基因（structural gene），大部分结构基因是不连续的，中间被不编码的插入序列隔开，又称为断裂基因（split gene）。

Exon Intron 1. 人类基因组和人类基因 1.2. 人类基因 1.2.1. 为蛋白质编码的基因 • 外显子-内含子结构 GU-AG法则

1. 人类基因组和人类基因 1.2. 人类基因 1.2.2. 为RNA编码的基因 • tRNA基因 tRNA通过其所含的反密码子在蛋白质合成中运送相应的氨基酸。 • rRNA基因人类基因组（核基因组和线粒体基因组）含6种rRNA基因，均参与蛋白质的合成。

Exon Terminator CAAT box TATA box GC box Intron 1. 人类基因组和人类基因 1.2. 人类基因 1.2.3. 人类基因的调控元件 • 含顺式作用调控元件和反式作用调控因子 Enhancer /Silencer

1. 人类基因组和人类基因 1.2. 人类基因 • 基因家族基因家族（gene family）是指一个祖先基因经过重复和变异形成的一组来源相同、结构相似、功能相关的基因。

Ancestral globin gene     G A 2  1          globin gene cluster  globin gene cluster

1. 人类基因组和人类基因 1.2. 人类基因 • 假基因假基因（pseudogene）也称拟基因，指没有功能的基因，为人类基因组中常见的一类基因（DNA序列），常用ψ 表示。

transcription translation DNA RNA Protein replication 2. 基因表达 DNA序列所携带的遗传信息，通过转录和翻译形成具有生物活性的蛋白质的过程。

2. 基因表达 2.1. 转录一个特定基因的DNA双链分子中只有一条链带有遗传信息，称为编码链(coding strand)，互补链称为反编码链(anticoding strand) 。

2. 基因表达 2.1. 转录转录(transcription)是指在RNA聚合酶的催化下，以DNA反编码链为模板，按照碱基互补配对原则，以NTPs为原料合成RNA的过程。

2. 基因表达 2.1. 转录 • mRNA的加工 • 核内异质RNA（hnRNA） • 戴帽：m7GTP • 剪接：GU-AG • 加尾：poly A

2. 基因表达 2.2. 翻译遗传信息由mRNA的碱基序列转变为多肽链的氨基酸顺序的过程，称为翻译（translation）。翻译的过程就是细胞内蛋白质（多肽链）生物合成的过程。

2. 基因表达 2.3. RNA编辑及意义 • RNA编辑（RNA editing）一种与RNA剪接不同的RNA加工形式，能改变初始转录物的编码特性，即导致生成的mRNA分子在编码区的序列不同于它的DNA模板序列。

2. 基因表达 2.3. RNA编辑及意义 • RNA编辑（RNA editing） • U的加入或删除 • C→U、A→G或G→A的碱基转换 • C→G、G→C或U→A的碱基颠换

2. 基因表达 2.3. RNA编辑及意义 • RNA编辑（RNA editing） • 使mRNA具有转录活性 • 使mRNA能被通读 • 在转录物5端创造起始密码子AUG • 可能与生物进化有关 • RNA编辑不偏离中心法则

2. 基因表达 2.4. 遗传印记不同性别的亲体传给子代的同一染色体或基因，当发生改变时可引起不同表型的现象，称为遗传印记(genetic imprinting)，也称为基因组印记(genomic imprinting)或亲代印记(parental imprinting)。

2. 基因表达 2.4. 遗传印记父母双方的某些同源染色体或等位基因存在着功能上的差异。

2. 基因表达 2.4. 遗传印记 • 印记区

SNRPN SNRPN UBE3A UBE3A 2. 基因表达 2.4. 遗传印记 • Prader-Willi syndrome (PWS) & Angleman syndrome (AS) PWS AS del(15q13)

42 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 1 2 41 44 1 2 3 4 5 30 31 46 45 1 2 3 4 5 2. 基因表达 2.4. 遗传印记 • Huntington病

3. 基因突变 3.1. 基因突变的概念和方式基因突变(gene mutation)：基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。突变基因(mutant gene)：基因突变后在原有基因座上出现的新基因。

3. 基因突变 3.2. 基因突变的分子机制 • 碱基替换（Base-pair Substitution）指基因（或DNA链）中一个碱基对被另一个不同的碱基对所替换，为DNA分子中单个碱基的改变，即点突变（point mutation）。

A 3. 基因突变 3.2. 基因突变的分子机制 C G • 碱基替换（Base-pair Substitution） T • 转换(transition) • 颠换(tranversion)

3. 基因突变 3.2. 基因突变的分子机制 • 碱基替换（Base-pair Substitution） • 同义突变(same sense mutation)

3. 基因突变 3.2. 基因突变的分子机制 • 碱基替换（Base-pair Substitution） • 错义突变(missense mutation)

3. 基因突变 3.2. 基因突变的分子机制 • 碱基替换（Base-pair Substitution） • 无义突变(nonsense mutation)

3. 基因突变 3.2. 基因突变的分子机制 • 碱基替换（Base-pair Substitution） • 终止密码突变(termination codon mutation)

3. 基因突变 3.2. 基因突变的分子机制 • 移码突变（frame shift mutation）在DNA编码序列中插入或缺失一个或几个碱基对（不是3或3的倍数），造成突变点后的一系列编码发生移位错误。

3. 基因突变 3.2. 基因突变的分子机制 • 移码突变（frame shift mutation）

3. 基因突变 3.2. 基因突变的分子机制 • 密码子插入或缺失在DNA编码序列中插入或缺失3个或3的倍数个碱基对，造成突变点处密码子的插入或缺失。

3. 基因突变 3.2. 基因突变的分子机制 • 密码子插入或缺失

3. 基因突变 3.2. 基因突变的分子机制 • 动态突变（dynamic mutation）由于基因组中脱氧三/二核苷酸串联重复拷贝数增加，且拷贝数的增加随着世代的传递不断扩增而导致的遗传病。

3. 基因突变 3.2. 基因突变的分子机制 • 动态突变（dynamic mutation） • Fra X syndrome 5 - (CGG)n n = 6 ~ 46; normal n = 60 ~ 200; pre-mutation n = 200 ~ 230; patient

100 2 (CAG)n 11 38 14 27 26 40 3. 基因突变 3.2. 基因突变的分子机制 • 动态突变（dynamic mutation） • Huntington病

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