مقاله فنیل کتونوری و پلی مورفیسم

بخشی از مقاله

چکیده

فنیل کتونوری - PKU - ، یک اختلال اتوزومال مغلوب است که بوسیله جهشهایی در ژن فنیل آلانین هیدروکسیلاز - PAH - مشخص میشود. با توجه به تعدد جهشهای بیماریزا در ژن PAH در بسیاری از موارد تشخیص جهش بیماریزا عملی نیست. بنابراین در این موارد برای شناسایی ناقلین از پلیمورفیسمهای درون و نزدیک ژن PAH جهت ردیابی انتقال کروموزومهای سالم و جهش یافته از والدین به فرزندان استفاده میشود. لذا این مطالعه به معرفی پلیمورفیسم و آللهای پلیمورفیک در ژن PAH پرداخته است.

.1 مقدمه

ژن PAH شامل 13 اگزون و 12 اینترون است و روی بازوی بلند کروموزوم 12 با موقعیت - 12q24.1 - واقع شده است

جهش در ژن کدکننده PAH علت عمده بیماری PKU میباشد . علاوه بر جهشهای ژن PAH تعدادی پلیمورفیسم نیز در این ژن موجود میباشد که در کار شناسایی ناقلین و تشخیص پیش از تولد مورد استفاده قرار میگیرند

PKU یک اختلال ارثی است و در این بیماری هر جفت آلل دخیل در هضم فنیل آلانین معیوب است. پدر و مادر بیماران هر یک فقط یکی از این آلل معیوب را دارند بنابراین فقط ناقل هستند و خود بیمار نیستند .[3] این بیماری در صورت عدم تشخیص و درمان زود هنگام آسیب برگشت ناپذیر به مغز را در پی خواهد داشت که یکی از عوارض شدید این بیماری، عقب ماندگی ذهنی می باشد .بنابراین تشخیص سریع بیماری فنیل کتونوری و شروع رژیم درمانی به منظور کنترل سطح فنیل آلانین سرم، در پیشگیری از عوارض غیرقابل برگشت مغزی اهمیت ویژه ای دارد

.2 ژن PAH

ژن 90 - PAH کیلو باز - روی بازوی بلند کروموزوم 12 در ناحیه q22-q24.1 واقع شده است. این ژن شامل 13 اگزون و 12 اینترون است که هر اگزون و اینترون از نظر اندازه از 1 تا 23 کیلو باز در 10-100 کیلو باز از DNA متغیر هستند. کوتاهترین اگزون و اینترون به ترتیب اگزون - 57 bp - 9 و اینترون - 556 bp - 10 میباشند. بلندترین آنها اگزون - 892 bp - 13 و اینترون - 17874 bp - 2 میباشد

میانگین اندازه اگزونها 170 جفت باز و میانگین اندازه اینترونها 6390 جفت باز میباشد. سه سیگنال پلی آدنیلاسیون {AATAAA} در اگزون 13 وجود دارد. این ژن فاقد جعبه TATA پروکسیمال میباشد. از ویژگی های دیگر این ژن وجود یک توالی تکراری شبه ALU بین جفت بازهای 17273 و 17546 در اینترون 2 است 

انتهای 5، ژن PAH دارای اینترونهای بزرگ و اگزونهای فشرده میباشد اما اینترونهای انتهای 3 کوچکتر هستند. ژن فنیل آلانین هیدروکسیلاز انسانی در کبد - هپاتوسیت - و کلیه بیان می شود

ژن PAH بسیار هتروژن میباشد، به طوری که تا به حال بیش از 520 جهش مختلف در این ژن شناسایی شده است. این جهشها عمدتا در ادوار مختلف تاریخی پدید آمده و در طی زمان همراه با تحرک جغرافیایی جمعیتها گسترش یافتهاند. در بسیاری از جمعیتهای مطالعه شده، 20 موتاسیون مرتبط با بیماری PKU و یا گاهی حتی بیشتر، شناسایی شده است. فراوانی و پراکنش این جهشها دریک جمعیت متمایز از جمعیت دیگر است. علاوه بر این، در هر جمعیتی چند جهش با فراوانی بسیار بالا دیده میشود. اکثر بیماران دارای موتاسیونهای شایع، بقیه نیز دارای جهشهای نادر هستند

.3 پلی مورفیسم و آلل های پلی مورفیک ژن PAH

برخی از کروموزومهای انسان دارای توالیهای نوکلئوتیدی تکراری پشت سرهم هستند که میتواند یک تا 30 مرتبه تکرار شود. این توالیها از نظر اندازه 2-80 - جفت باز - ، نوع توالی و پراکندگی در ژنوم متفاوت میباشند. این توالیها را برا اساس اندازه هسته تکراری به دو گروه VNTR و STR تقسیم مینمایند. VNTRها نوعی از توالیهای تکراری پشت سرهم بوده که طول آنها میتواند از 10 تا 80 جفت باز متغیر باشد، و از نظر تعداد تکرار در یک لوکوس خاص، میتوانند چندشکلی - پلیمورفیسم - زیادی داشته باشند. STRها یا میکروساتلیتها توالیهای بسیار کوتاهتر 2-10 - جفت باز - بوده که میتوانند تا صدها بار در لوکوسهای مختلف تکرار شوند. در مقایسه با توالی VNTR، توزیع یکنواختتری در ژنوم دارند

در ارتباط با پلیمورفیسم و چند شکلیهای ژن PAH میتوان گفت که، با بررسی توالی cDNA مربوط به فنیل آلانین هیدروکسیلاز ، تعداد زیادی توالی چند شکلی شناخته شده که شامل:

الف - پلیمورفیسم قطعات حاصل از هضم آنزیمهای محدودکننده . - RFLP -

ب - پلیمورفیسمهای چندآللی درون ژن PAH، که دو جایگاه پلیمورفیسم چند آللی تحت عنوان VNTR و STR شناسایی شده است. پلیمورفیسمهای VNTR توالیهای مینیساتلیت و چند آللی بوده که دارای شمار متغیری از توالیهای تکراری میباشند که طول هر توالی آن 30 جفت باز میباشد و به تعداد متغیر تکرار شده است. VNTR، ناحیهای غنی از 70 - AT درصد - روی ژن PAH در ناحیهای حدود 3 کیلوباز پایین دست پایانه اگزون 13 در انتهای 3 ژن است. STR یا توالیهای میکروساتلیت در این ژن شامل یک توالی تکراری تترا نوکلئوتیدی - TCTA - n در منطقه اینترون 3 که در حدود 200 جفت باز پایینتر از اگزون 3 قرار دارد.

ج - پلیمورفیسمهای تک نوکلئوتیدی

تا به امروز مطالعات فراوانی در ارتباط با توالی تکراری پشت سرهم مربوط به ژن فنیل آلانین PAHVNTR انجام شده است. در این مطالعات، پلیمورفیسم این توالی، پیوستگی آن با انواع جهشهای ایجاد شده در ژن PAH، توانایی این توالی در تعیین افراد هتروزیگوت از نظر بیماری فنیلکتونوری و همچنین استفاده توالی VNTR در کنار توالیهای تکراری STR در تعیین هویت در پزشکی قانونی مورد توجه قرار گرفته است

از توالی VNTR به عنوان یکی از مارکرهای چند آللی موجود در ژن PAH نیز استفاده میشود. با توجه به اینکه مارکر VNTR به ژن PAH نزدیک میباشد، احتمال نوترکیبی بین آنها کم بوده و پیوستگی بالایی دارند. چنین مارکری برای شناسایی ناقلین اهمیت به سزایی دارد، زیرا بدون نیاز به بررسی جهش بیماریزا، با ردیابی مارکر در والدین و فرد بیمار، وضعیت آللی سایر فرزندان خانواده از لحاظ توارث آلل جهش یافته تعیین میشود. این توالی پلیمورفیسمی علاوه بر شناسایی ناقلین برای هاپلوتایپ کردن ژن PAH و ردیابی منشأ جغرافیایی جهشها نیز مورد استفاده قرار میگیرد

میزان کارآیی مارکر VNTR در شناسایی ناقلین PKU در هر جمعیت به الگوی پراکندگی و فراوانی مارکر در خانوادهی PKU آن جمعیت بستگی دارد. یعنی هرچه انواع آللها بیشتر و توزیع آنها متوازنتر باشد این پلیمورفیسم در شناسایی ناقلین کاراتر است .[1] شکل 1 مارکرهای پلیمورفیک در ژن PAH را نشان می دهد

شکل :1 مارکرهای پلی مورفیک در ژن PAH را نشان می دهد، شمارهها مربوط به اگزونها می باشد

.4 شیوه انتقال بیماری

توارث این بیماری اتوزوم مغلوب میباشد. مسئول پاتوژنز عمده بیماران نقص در ژن آنزیم فنیل آلانین هیدروکسیلاز - PAH - است که موجب فنیل آلانینمی میگردد - شکل - 2، لیکن علت بیماری در 5-10 درصد بیماران نقص در ژنهای کوفاکتورها است

PAH یک آنزیم ویژه کبدی است که با کوفاکتور تتراهیدروبیوپترین واکنش تبدیل فنیل آلانین به تیروزین را کاتالیز میکند. ژن این آنزیم بر روی لوکوس کروموزومی 12q24.1 قرار دارد. با این وجود، دو نوع دیگر افزایش فنیل آلانین با تبعات وخیم تر وجود دارد. در این دو اختلال سطح فنیل آلانین هیدروکسیلاز طبیعی است اما دی هیدروپترین ردوکتاز و دی هیدروبیوپترین سنتتاز دچار نقص هستند. این دو آنزیم در سنتز تتراهیدروبیوپترین که کوفاکتور ضروری جهت عملکرد PAH است دخالت دارند