Упрощенная HTML-версия
Исходя из этого правила,
Beadlе et Tatum
(1941–1945) попытались обосновать
концепцию патогенеза наследственных болезней. Авторы показали, что мутация одного гена
приводит к изменению лишь одной первичной биохимической реакции. Так сформировалось
представление о том, что каждый ген контролирует биосинтез, специфичность и функцию
только одного определенного фермента. Детали этой концепции позднее были уточнены. В
частности, установлено, что продуктами генов могут быть не только ферменты, но и другие
белки (гемоглобин, транспортные белки крови, антитела, гормоны белковой природы и т.д.).
Установлено, что химическим эквивалентом генетического локуса (или функциональной
единицей ДНК) является цистрон, который содержит генетическую информацию об одном из
полипептидов, входящих в состав ДНК. Поэтому более правильно говорить о том, что «один
цистрон – один полипептид», а развитие наследственных признаков происходит по
следующей схеме: ген ® фермент ® метаболиты ® клетки ® ткани ® органы ® организм.
В 1961 году
Jacob et Monod
была предложена модель регуляции биосинтеза белка,
использовав основные положения которой, можно объяснить, в какой-то степени возможно
появление либо качественно, либо количественно измененного белка, что наблюдается
клиницистами в различных вариантах наследственных болезней. Согласно их теории, в
клетке имеется несколько видов генов (по их функциональной значимости):
1. Структурные гены (с них иРНК считывает информацию), определяющие
последовательность аминокислот в полипептидной цепи.
2. Контролирующие гены:
а) ген регулятор, отвечающий за синтез белка-репрессора, который контролирует
активность оперона,
б) ген-оператор, который в зависимости от ситуации «разрешает» иРНК или «не
разрешает» считывать информацию со структурного гена.
Белок-репрессор может связываться с определенным участком ДНК и тем самым
препятствовать связыванию РНК-синтезирующих ферментов. Репрессор выключает
определенный ген или группу смежных генов, поэтому транскрипция закодированной в них
информации становится невозможной, а клетка при этом не может синтезировать и
соответствующие белки.
Исходя из этой теории, полагают, что мутация структурного гена приводит к
формированию качественно нового белка, а мутация контролирующего гена – к
количественным изменениям. Например, в основе серповидно-клеточной анемии лежит
мутация гена, который отвечает за синтез b-цепи глобина, при этом глютаминовая кислота
заменяется на валин, что приводит к образованию качественно нового гемоглобина – HbS и
появлению дрепаноцитов (эритроцитов в виде серпа). Наглядными примерами
количественных изменений синтезируемого белка являются: большая группа талассемий,
агаммаглобулинемия, гемофилия и др.
Отсутствие или низкая активность ферментов ведет к возникновению наследственных
болезней обмена веществ – энзимопатий. Схематически общий патогенез энзимопатий можно
представить следующим образом. В организме вещество А, последовательно претерпевая
изменения, превращается в вещество D. На каждом этапе такого ферментативного
превращения осуществляется контроль соответствующими гемами: А ® В ® С ® D.
Варианты возможных энзимопатий, если мутирован g-ген.
1. Вещество D не образуется, что обусловливает соответствующую патологию. По
такому типу нарушения синтеза фермента наследуется, например, альбинизм: мутация гена
приводит к дефициту фермента тирозиназы, нарушая превращение тирозина в пигмент
меланин – в итоге развивается альбинизм.
2. Вещество D не образуется, а накапливается вещество С в избытке, что приводит
к патологическим изменениям в организме. Такой вариант энзимопатий наблюдается при