- •Фогель ф., Мотульски а. Генетика человека: в 3-х т. Т. 2: Пер. С англ. – м.: Мир, 1990. – 378 с.
- •Ф. Фогель, а.Мотульски генетика человека
- •4. Действие генов
- •4.1. Развитие менделевской парадигмы
- •4.2. Гены и ферменты
- •4.2.1. Гипотеза «один ген – один фермент»
- •Модель Бидла и Татума. Статья этих исследователей начиналась так:
- •4.2.2. Гены и ферменты у человека: современный уровень знаний
- •4.2.2.1. Обнаружение и анализ ферментативных нарушений
- •4.2.2.2. Типичные нарушения функций ферментов: ферменты эритроцитов
- •4.2.2.3 Мукополисахаридозы
- •4.2.2.5. Влияние кофакторов на активность ферментов [182]
- •4.2.2.6. Сцепленная с х-хромосомой недостаточность гипоксантин-гуанин—фосфорибозилтрансферазы (30800) [7055]
- •4.2.2.7. Фенилкетонурия: пример успешного лечения метаболического заболевания [182; 203]
- •4.2.2.8. Выявление гетерозигот
- •4.2.2.9. Лечение наследственных метаболических заболеваний [1289; 1057; 1058]
- •4.2.2.10. Необнаруженные дефекты ферментов
- •4.3. Гемоглобин человека [119; 31; 97а]
- •4.3.1. История изучения гемоглобина
- •4.3.2. Генетика гемоглобина
- •4.3.4. Талассемии [31; 972; 138; 1253; 222; 97а]
- •4.3.5. Популяциоииая генетика генов гемоглобина (см. [972], разд. 6.1.2.3)
- •4.3.6. Пренатальная диагностика гемоглобинопатии [966; 2269; 2322; 2361]
- •4.4. Генетика антител и системы антиген/рецептор
- •4.5. Фармакогенетика и экогенетика 4.5.1. Фармакогенетика
- •4.5.2. Экогенетика [143; 969; 1228; 1250]
- •4.6. Механизм аутосомной доминантности
- •4.6.1. Аномальная агрегация субъединиц
- •4.6.2. Аномальные субъединицы нарушают функции мультимерных белков
- •4.6.3. Аномальное ингибирование ферментов по типу обратной связи и структурно аномальные ферменты
- •4.6.4. Мутации рецепторов
- •4.6.5. Наследственные дефекты клеточных мембран
- •4.6.6. Накопление аномальных фибриллярных белков: наследственные амилоидозы (10480 10525) [1102]
- •4.6.7. Доминантно наследуемые опухолевые заболевания
- •4.7. Генетика эмбрионального развития
- •4.7.1. Активность генов в раннем развитии
- •4.7.2. Поздние стадии эмбрионального развития; фенокопии
- •4.7.3. Регуляция активности генов у бактерий и эукариот
- •4.7.4. Соотношения генотипа и фенотипа при хромосомных аберрациях у человека [1176]
- •4.7.4.1. Эффект дозы генов при трисомиях и картирование генов
- •4.7.4.2. Другие биохимические аномалии при хромосомных аберрациях
- •4.7.4.3. Изучение хромосомных аберраций на уровне клеток
- •4.7.5. Определение поля
- •5. Мутации
- •5.1. Спонтанные мутации
- •5.1.1. Генетические изменения, обусловленные мутациями de novo
- •5.1.2. Геномные и хромосомные мутации у человека
- •5.1.2.1. Частота возникновения мутаций (скорость мутирования)
- •5.1.2.2. Нерасхождение хромосом и возраст матери
- •5.1.2.3. У какого пола и в каком из мейотических делений происходит нерасхождение хромосом?
- •5.1.2.4. Нерасхождение, хромосомные варианты и сателлитные ассоциации
- •5.1.3. Генные мутации: анализ на фенотипическом уровне
- •5.1.3.1. Методы оценки частот мутаций
- •5.1.3.2. Результаты оценки частот мутаций
- •5.1.3.3. Частота мутаций и возраст отца
- •5.1.3.4. Возможные различия частот возникновения мутаций у индивидов разного пола
- •182 5. Мутации
- •5.1.3.5. Герминативноклеточные и соматоклеточные мозаики по доминантным и х-сцепленным мутациям
- •5.1.4. Генные мутации: анализ на молекулярном уровне
- •5.1.4.1. Частоты кодонных мутаций
- •5.1.4.2. Проблема оценки общей частоты мутаций на геном и на поколение
- •5.1.4.3. Мутации в гемоглобиновых генах и генетический код
- •5.1.4.4. Мутации у микроорганизмов: их вклад в понимание механизма мутаций у человека
- •5.1.5. Изучение генных мутаций в отдельных клетках
- •5.1.6. Соматические мутации
- •5.1.6.1. Образование мозаиков по геномным мутациям
- •5.1.6.2. Наследственные синдромы с повышенной нестабильностью хромосом [1465; 1464; 1634]
- •5.1.6.3. Молекулярные механизмы хромосомной нестабильности и образование опухоли, обусловленное соматической мутацией
- •5.1.6.4. Другие факты, свидетельствующие о роли соматической мутации в механизме канцерогенеза [1520]
- •5.1.6.5. Онкогены [1686; 1690, 1691, 1696}
- •5.1.6.6. Рак у человека с точки зрения генетики
- •5.1.6.7. Соматические мутации и старение
- •5.2. Мутации, индуцированные облучением и химическими мутагенами
- •5.2.1. Мутации, индуцированные радиацией
- •5.2.1.1. Основные факты и проблемы, поставленные в ходе их анализа
- •5.2.1.2. Проблема оценки генетического риска, обусловленного радиацией и другими мутагенными факторами окружающей среды
- •5.2.1.3. Результаты изучения мутагенного действия радиации на млекопитающих [1377]
- •5.2.1.4. Облучение популяции человека ионизирующей радиацией
- •5.2.1.5. Насколько может увеличиться частота возникновения спонтанных мутаций9
- •Данные о соматических хромосомных мутациях, возникающих под воздействием радиации.
- •5.2.2. Химически индуцированные (мутации)
- •5.2.2.1. Суть проблемы
- •5.2.2.2. Исследовательские стратегии при оценке генетического риска, обусловленного химическими мутагенами
- •5.2.2.3. Каким образом химические мутагены действуют на генетический материал?
- •5.2.2.4. Насколько широким является воздействие агента на человеческую популяцию?
- •5.2.2.5. Какого увеличения частоты спонтанных мутаций, обусловленного химическими мутагенами, следует ожидать?
- •6. Популяционная генетика
- •6.1. Описание популяций
- •6.1.1. Закон Харди—Вайнберга: генные частоты
- •6.1.2. Генетический полиморфизм
- •6.1.3. Наследственные болезни
- •6.2. Систематические изменения генных частот: мутации и отбор
- •6.2.1. Естественный отбор
- •6.2.1.1. Математические модели отбора: дарвиновская приспособленность
- •6.2.1.2. Отбор, приводящий к изменению генных частот в одном направлении
- •6.2.1.3. Отбор, приводящий к генетическому равновесию
- •6.2.1.4. Отбор, приводящий к нестабильному равновесию
- •6.2.1.5. Другие формулы отбора
- •6.2.1.6. Отбор, обусловленный инфекционными болезнями [1831; 211]
- •История некоторых инфекционных заболеваний.
- •6.2.1.7. Естественный отбор и история популяций: НbЕ и β-талассемия 1)
- •6.2.1.8. Отбор по системе групп крови аво и другим полиморфным системам
- •6.3. Отклонение от случайного скрещивания
- •6.3.1. Кровнородственные браки
- •6.3.1.1. Коэффициент инбридинга [103]
- •6.3.1.2. Инбридинг, размер изолята и наследственные заболевания
- •6.3.2. Концепция генетического груза
- •6.3.2.1. Теория
- •6.3.2.2. Практическое применение теории
- •6.3.2.3. Критическая оценка
- •6.3.2.4. Более прямые подходы к оценке числа рецессивных генов на индивид
- •6.3.3. Дифференциация субпопуляций: генетическое расстояние
- •6.3.4. Поток генов
- •6.4. Случайные флуктуации генных частот
- •6.4.1. Генетический дрейф
- •6.4.2. Генетический дрейф в сочетании с мутационным процессом и отбором
- •Оглавление
- •Глава 4 Действие генов 5
- •Глава 5. Мутации 142
- •Глава 6. Популяционная генетика 278
- •Электронное оглавление
- •4. Действие генов 5
- •4.1. Развитие менделевской парадигмы 5
- •4.2. Гены и ферменты 8
- •4.7. Генетика эмбрионального развития 126
- •5. Мутации 142
- •5.1. Спонтанные мутации 142
- •5.2. Мутации, индуцированные облучением и химическими мутагенами 222
- •6. Популяционная генетика 278
- •6.1. Описание популяций 279
- •6.2. Систематические изменения генных частот: мутации и отбор 294
- •6.3. Отклонение от случайного скрещивания 339
- •6.4. Случайные флуктуации генных частот 367
5.2.2.4. Насколько широким является воздействие агента на человеческую популяцию?
Важный, но часто игнорируемый вопрос. Вопрос о том, насколько широко человеческие популяции подвергаются воздействию данного агента - решающий при получении любой оценки генетической опасности, связанной с химическими мутагенами. Это соображение иногда упускают из виду в дискуссиях, посвященных химическим мутагенам. Здесь опять, как и в случае многих других проблем, наиболее правдоподобное объяснение можно найти, обратившись к социологии науки. Большинство научных работников, занимающихся проблемами химического мутагенеза, - это специалисты в области экспериментальной генетики с опытом изучения мутаций в определенных тест-системах, например на мышах, хромосомах человека или бактериях. Вполне понятно, что их основной заботой является эффективность методов тестирования. Токсикологи, работающие в фармацевтических компаниях, которые заимствуют эти методы в целях практического их использования, обычно не знакомы с генетическими специальностями. Эпидемиологи, с другой стороны, часто очень мало интересуются генетикой и не проявляют активного интереса к проблемам мутагенеза.
Проблему воздействия мутагена на популяцию можно решить, ответив на следующие вопросы.
1. Сколько людей подвергается воздействию определенного мутагенного агента?
2. Какие применяются дозы этого агента и на протяжении какого времени?
3. Способны ли к размножению (и если да, то в какой степени) индивиды, подвергающиеся воздействию агента? Не стра-
5. Мутации 271
дают ли они заболеваниями, которые не позволяют им обзавестись детьми? 4. Обнаруживают ли их потомки признаки, указывающие на генетическое повреждение?
На первые три вопроса можно дать приблизительные ответы, используя данные, содержащиеся в публикациях по статистике и по медицине.
Воздействие на популяцию часто употребляемых лекарств. Изониазид - это часто используемое лекарство для лечения туберкулеза - болезни, поражающей людей всех возрастных групп. Мутагенная активность изониазида неоднократно демонстрировалась на бактериях с использованием теста в хозяине-посреднике. При исследовании полинуклеотидов in vitro этот препарат ингибировал транскрипцию [1514], а в клетках китайского хомячка, культивируемых in vitro, снижал пострепликативную репарацию [1515]. С другой стороны, комплексная исследовательская программа с использованием многих различных тест-систем для хромосомных аберраций на млекопитающих in vivo не дала четких данных, свидетельствующих об увеличении частоты спонтанных мутаций [1605]. Однако индукция точковых мутаций не может быть проверена в системах на млекопитающих in vivo. Лекарство этого типа несомненно заслуживает внимания с точки зрения его воздействия на популяцию.
Такое исследование было проведено в Западной Германии в 1970 г. Оказалось, что более 35% всей популяции принимающих это лекарство находилось в репродуктивном возрасте. Если исходить из предположения, что репродукция туберкулезных больных такая же, как и у их сверстников того же пола из популяции здоровых людей, следует, согласно полученной оценке, ожидать, что они будут производить 5600 детей в год. Это означает, что каждый 162-й ребенок испытывает риск как рожденный в браке, где один из супругов лечился от туберкулеза. Если это соединение мутагенно, наличие такой доли отягощенных детей свидетельствовало бы о существовании небольшого, но не пренебрежимо малого популяционного груза [1629].
Популяционный эффект высоко мутагенных лекарств. В случае цитостатических медикаментов ситуация совершенно иная. Здесь мутагенность бесспорна. Однако анализ не может быть достаточно точным, если используются только опубликованные или доступные статистические данные. Средняя вероятная продолжительность жизни в начале лечения обычно очень невелика. Кроме того, больные раком, лечившиеся с применением этих лекарств, обычно имеют плохое общее здоровье, так что их репродукция не может считаться такой же, как и воспроизведение популяции индивидов, не лечившихся цитостатиками. В анализ необходимо ввести дополнительный этап, на котором проводится специальное определение числа детей, рожденных пациентами после начала лечения. Это было проделано в другом популяционном исследовании, выполненном в Западной Германии [1680]. Полученные результаты показали, что у пациентов, лечившихся цитостатиками, рождается в среднем только 23 ребенка в год. Следовательно, лечение цитостатиками не приведет к заметному увеличению общей частоты мутаций в популяции. Однако этот вывод будет правомерен лишь до тех пор, пока терапия с помощью цитостатиков ограничена раковыми заболеваниями и небольшим числом других редких болезней. Появившаяся недавно тенденция расширить круг соответствующих показаний к лечению цитостатиками других пациентов может изменить эту картину.
Подобные исследования необходимы и в случае других химических веществ. Два процитированных исследования, выполненные в Западной Германии, показывают, что имеющаяся информация иногда дает возможность оценить добавочный груз мутаций, вызываемых определенными соединениями, если только это соединение оказалось мутагенным для человека. Результаты, касающиеся изониазида, с одной стороны, и цитостатиков, с другой, были по существу отрицательными, но по разным причинам. Мутагенность изониазида не могла бы найти подтверждения в использовавшихся до сих пор тест-системах на млекопитающих. Что касается генных мутаций, то вопрос
272 5. Мутации
остается открытым. Хотя цитостатики бесспорно мутагенны, репродукция популяции подвергавшихся их воздействию индивидов осуществляется в столь малых объемах, что для всей популяции никакого генетического риска в сущности нет.
В тех случаях, когда данные свидетельствуют о мутагенности в соответствующих экспериментах in vivo на млекопитающих, величину дополнительного мутационного груза можно оценить путем экстраполяции величин, полученных в этих экспериментах. Пришло время получать подобные оценки для всех лекарств или химических веществ из окружающей среды, проявивших мутагенность. Таким способом можно рассчитать по крайней мере минимальную оценку дополнительного генетического груза, обусловленного химически индуцированными мутациями. Эта информация крайне необходима. Делая возможные выводы, мы должны всегда иметь в виду, что хотя воздействие любого конкретного соединения может быть слабым, совокупное действие огромного множества вероятных мутагенных соединений может оказаться вполне ощутимым.
В разд. 5.2.1.4 обсуждалось влияние на человеческие популяции ионизирующей радиации. Приведенные данные были отобраны из громадного количества материалов, систематически собиравшихся в течение длительного времени во многих странах и касающихся многих популяций. Пока объем работы, проделанной в этих направлениях для оценки воздействия химических мутагенов на человека, невелик.