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人第16號(hào)染色體

人染色體
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人染色體

第十六章

16號(hào)染色體長(zhǎng)90.355Mb,編碼885個(gè)基因(信息參考:Ensembl GRCh37,release 109 - Feb 2023 ? EMBL-EBI),基因密度比值約為9.79,是位于1號(hào)、3號(hào)染色體之后的又一條近中著絲粒染色體(見(jiàn)圖16-1),與后面的17、18號(hào)均屬E組染色體。

回顧第十一章節(jié)血紅蛋白中提到血紅蛋白為四聚體分子,它含有兩對(duì)肽鏈,其中一對(duì)是類(lèi)α鏈(另一對(duì)類(lèi)β鏈已在第十一章敘說(shuō)),類(lèi)α鏈基因位于16p13.3,總長(zhǎng)30kb,α基因編碼144個(gè)氨基酸。

前面提到的血紅蛋白珠蛋白由2條α鏈和2條β鏈構(gòu)成四聚體,如果α鏈珠蛋白合成速率降低,就會(huì)造成α肽鏈減少,β肽鏈相對(duì)過(guò)多,出現(xiàn)肽鏈數(shù)量的不平衡,因此出現(xiàn)溶血性貧血等臨床癥狀的疾病,稱(chēng)為α地中海貧血。

人的 一條16號(hào)染色體16p13.3(見(jiàn)圖16-1)含有2個(gè)α基因(α1和α2)以及僅在胚胎期表達(dá)的ζ基因,α1和α2序列、結(jié)構(gòu)完全相同,而ζ基因與α基因序列、結(jié)構(gòu)相似,但表達(dá)的時(shí)期不同(見(jiàn)圖16-2);ζ與α2之間的Ψζ、Ψα為不表達(dá)的假基因。

ζ基因在孕早期表達(dá),其后α基因開(kāi)始表達(dá),α基因約在12周達(dá)到最高水平并維持到個(gè)體的終身(見(jiàn)11章,圖11-2,)。

兩條α鏈加兩條β鏈構(gòu)成HbA(α2β2),在正常成人生活中約占總血紅蛋白的97%;α鏈與δ鏈結(jié)合構(gòu)成HbA-2(α2δ2),HbA-2與HbF(胎兒血紅蛋白α2γ2)一起構(gòu)成成人血紅蛋白的剩余3%,所以,人的血紅蛋白是一種混合物。

相比β基因在個(gè)體出生后才高表達(dá),α基因在個(gè)體發(fā)育的胚胎期就高表達(dá),所以α基因的正常表達(dá)對(duì)胚胎發(fā)育至關(guān)重要。一個(gè)個(gè)體的一對(duì)16號(hào)染色體共有4個(gè)α基因,α基因異常改變以缺失為多見(jiàn),少數(shù)由基因點(diǎn)突變?cè)斐伞?/p>

α地中海貧血(或稱(chēng)α珠蛋白生成障礙性貧血,OMIM#604131)根據(jù)α基因異常數(shù)目不同,分為以下4種情況:

1.重型 4個(gè)α基因全部異常(基因缺失或突變),以基因缺失為例,基因型為: --/--;胎兒稱(chēng)為Hb Bart's,多數(shù)流產(chǎn)不能存活到出生。2. 中間型3個(gè)α基因異常,僅一個(gè)α基因正常表達(dá),基因型為 --/-α;患者稱(chēng)為HbH,輕度至中度貧血,大多可存活至成年。3. 輕型2個(gè)α基因異常,僅2個(gè)α基因正常表達(dá),基因型為 α-/-α或αα/--;患者輕度貧血或無(wú)癥狀。4. 靜止型 僅1個(gè)α基因異常,3個(gè)α基因正常表達(dá),基因型為 αα/-α;紅細(xì)胞形態(tài)正常,基本與正常人無(wú)差異。

基因型為αα/--的雙親,有1/4的概率孕育基因型為--/--的HbBart's胎兒,1/4的概率孕育基因型為αα/αα的正常健康胎兒,同時(shí)有2/4概率孕育基因型與雙親一樣的αα/--后代(見(jiàn)圖16-3)。

我國(guó)兩廣沿海和新疆地區(qū)也常見(jiàn)地中海貧血(如圖16-4)。

多囊腎病是一種常見(jiàn)的遺傳疾病,分為PKD1和PKD2。PKD1基因位于16p13.3,該基因是多囊蛋白家族的一個(gè)成員,它是一種完整的膜蛋白,它在腎小管發(fā)育中起作用,該基因的突變導(dǎo)致常染色體顯性多囊腎病1型(AD PKD1)。AD PKD1的特征是充滿(mǎn)液體的囊腫生長(zhǎng)(見(jiàn)圖16-5),取代正常的腎組織并導(dǎo)致終末期腎衰竭。

ADPKD2基因位于4p22.1, 該基因也是多囊蛋白家族的一個(gè)成員。是一種多通道膜蛋白,該基因的突變可引起2型多囊腎病。PKD1、PKD2基因所制備的蛋白質(zhì)相互作用,共同促進(jìn)腎臟的正常發(fā)育功能。具有PKD2基因突變的人群,常見(jiàn)于女性,與PKD1基因突變患者相比,通常患病程度較輕,其癥狀如腎功能下降等往往在成年后出現(xiàn)。

盡管多囊腎病通常是一種遺傳疾病,但有一小部分人群是由于多年進(jìn)行血液透析治療的引起的,這些人群被稱(chēng)為后天性多囊腎病。

目前,多囊腎尚無(wú)良好的治愈方法,患者可通過(guò)遺傳咨詢(xún),降低或避免該遺傳病在家族中的傳遞。

從1號(hào)到22號(hào)常染色體以及性染色體X,每一條都含有幾百個(gè)基因,染色體若多了或少了一條都會(huì)導(dǎo)致個(gè)體某條染色體上基因信息50%的增多或50%的減少,個(gè)體從胚胎發(fā)育期就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的異常,其生存就會(huì)受到自然的選擇,超過(guò)50%的早期流產(chǎn)胚胎,就是因?yàn)檫@些染色體的數(shù)目異常導(dǎo)致的。 而16號(hào)染色體三條(16三體)占自發(fā)流產(chǎn)胎兒染色體異常的16%,是常染色體三體流產(chǎn)胎兒中最常見(jiàn)的一種,可見(jiàn)其對(duì)胚胎發(fā)育的影響!通過(guò)自發(fā)流產(chǎn),就將這樣一些遺傳信息不正常的個(gè)體淘汰掉了。我們可以見(jiàn)到常染色體三體流產(chǎn)的胚胎,卻不常見(jiàn)常染色體單體流產(chǎn)的胚胎,說(shuō)明常染色體上的遺傳信息減少50%比增加50%對(duì)個(gè)體發(fā)育影響更大,常染色體單體胚胎基本不能形成。

待續(xù)