医学遗传学——线粒体遗传病

遗传学中线粒体遗传章节的重点知识，一张图带你完全了解相关内容，通过思维导图帮你提高效率，赶紧来试一试吧~

线粒体遗传病

• 线粒体基因组与核基因组的比较
• 线粒体基因组的特点
  • 线粒体基因组结构
    • 双链闭环分子，外环为重(H)链，内环为轻(L)链；编码13种蛋白质、22种tRNA和2种rRNA。
    • 无启动子和内含子，缺少终止密码子，仅以U或UA结尾。
    • mtDNA任何区域的突变都可能导致线粒体氧化磷酸化功能的病理性改变
  • 线粒体基因组的复制与表达
    • 半自主性：mtDNA能相对“独立”地复制、转录和翻译；同时又受核DNA的影响
    • 半保留复制：复制方式为D环复制。复制起始于控制区L链的转录启动子，首先以L链为模板合成一段RNA作为H链复制的引物，在DNA聚合酶作用下，合成一条互补的H链，取代亲代H链与L链互补。被置换的亲代H链保持单链状态，这段发生置换的区域称为置换环或D环，故此种DNA复制方式称为D-环复制
    • mtDNA遗传密码和通用密码不完全相同
    • 线粒体的tRNA兼用性较强
    • 两条链均有编码功能，并从D-环区的启动子处同时开始以相同速度转录；L链顺时针，H链逆时针方向转录
    • mtDNA的基因之间无终止子，初级产物为多顺反子；且初级产物中的无信息片段被很快降解
• 线粒体基因组的遗传特点
  • mtDNA为母系遗传
  • 复制分离 (Replicative segregation)：在细胞有丝和减数分裂时，突变型和野生型mtDNA发生分离，随机的分配到子细胞中，使子细胞拥有不同比例的突变型mtDNA分子，这种随机分配导致mtDNA杂质变化的过程称为复制分离。其特点是：不均等分离和随机分配
  • 遗传瓶颈 (genetic bottleneck)：人卵细胞mtDNA数目约为10万，但只有随机的一小部分(1~100个)可以进入成熟的卵细胞传给子代，这种卵细胞形成期mtDNA数量剧减的过程称为“遗传瓶颈效应”。一方面减少突变mtDNA的遗传，另一方面造成了子代个体的杂质差异
  • “同质”(homoplasmy) 与“异质”(heteroplasmy)
    • 若同一组织或细胞中的mtDNA分子都是一致的，称为同质或纯质；当个体中同时存在两种或两种以上类型的mtDNA，称为异质或杂质
  • mtDNA的阈值效应
    • 能引起特定组织器官功能障碍的突变mtDNA的最少数目，称为阈值
      • mtDNA阈值的影响因素
        • mtDNA突变类型
        • 组织器官的功能状态
        • 组织器官的能量依赖程度
        • 发育阶段
  • mtDNA突变率极高
    • 原因包括：
      • ①mtDNA复制频率高
      • ②mtDNA复制时程的不对称
      • ③缺乏组蛋白的保护
      • ④缺乏完整的修复酶系
      • ⑤mtDNA直接受到氧自由基的损伤
• 线粒体遗传疾病
  • 遗传病的特点
    • 1、多系统疾病，最常受影响的是骨骼肌、脑及心肌，其次为周围神经、肾、肝、内分泌腺体等；
    • 2、母系遗传；
    • 3、子代不一定发病；
    • 4、阈值效应。
  • 常见的线粒体遗传病
    • 1、Leber遗传性视神经病 (LHON)：主要表现为视神经退行性变，男性多见。诱发LHON的mtDNA突变均为点突变。
    • 2、肌阵挛性癫痫伴碎红纤维病 (MERRF综合征)：主要症状为阵发性癫痫，伴有进行性神经系统障碍；患者线粒体形态异常并在骨骼细胞中积累，用Gomori Trichrome染色显示为红色，称为破碎红纤维。
    • 3、线粒体脑肌病合并乳酸血症及卒中样发作(MELAS综合征)：通常为青少年儿童发病，表现为阵发性头痛和呕吐等，病因为线粒体tRNA的点突变。
    • 4、Kearns- Sayre综合征(KSS综合征)：以眼肌麻痹、视网膜色素变性、心肌病为主要症状。主要是由于mtDNA缺失引起的
  • 其他与线粒体遗传相关的遗传病
    • 1、帕金森病
    • 2、肿瘤
    • 3、糖尿病
    • 4、冠心病
    • 5、氨基糖甙抗生素诱发的耳聋
    • 6、衰老