novecošanās un ģenētika
DESCRIPTION
Novecošanās un ģenētika. LU 66. konference Autori: Andis Brakmanis; Astrīda Krūmiņa; Liāna Pliss; Inese Pelnēna;Viesturs Baumanis. Pētījums veikts LU zinātniskā projekta nr.: 2007/ZP-5 ietvaros. Novecošanās. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Novecošanās un ģenētika](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061617/56815446550346895dc2544e/html5/thumbnails/1.jpg)
Novecošanās un ģenētika
LU 66. konference
Autori: Andis Brakmanis; Astrīda Krūmiņa; Liāna Pliss; Inese Pelnēna;Viesturs Baumanis
![Page 2: Novecošanās un ģenētika](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061617/56815446550346895dc2544e/html5/thumbnails/2.jpg)
Pētījums veikts LU zinātniskā projekta nr.: 2007/ZP-5 ietvaros
![Page 3: Novecošanās un ģenētika](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061617/56815446550346895dc2544e/html5/thumbnails/3.jpg)
Novecošanās
• Bioloģisks process, kas raksturojas ar progresējošu un neatgriezenisku fizioloģisko funkciju zudumu, kā arī mirstības palielināšanos līdz ar vecumu (Schal a. Weindruch, 1996);
• Izpratne par novecošanās molekulārajiem mehānismiem ir svarīga, lai mēģinātu izveidot terapiju, kas pagarinātu cilvēku mūžu un samazinātu mirstību vecāku cilvēku populācijā.
![Page 4: Novecošanās un ģenētika](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061617/56815446550346895dc2544e/html5/thumbnails/4.jpg)
Novecošanās veidi
• “Normāla” – to raksturo virkne vecu cilvēku slimību (ateroskleroze, osteoporoze un neirodeģeneratīvas slimības);
• “Sekmīga” jeb “veselīga” – nozīmē, ka cilvēks spēj izvairīties no iepriekš minētajām slimībām;
• “Patoloģiskā” – ar vecumu saistītās slimības sākas agrīnāk un ir samazināts dzīves ilgums (Rowe and Kahn; Science 1987).
![Page 5: Novecošanās un ģenētika](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061617/56815446550346895dc2544e/html5/thumbnails/5.jpg)
Novecošanās molekulārās teorijas
Mitohondriālā teorijaTelomēru teorijaIzmaiņas gēnu ekspresijāDNS bojājumu uzkrāšanās
![Page 6: Novecošanās un ģenētika](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061617/56815446550346895dc2544e/html5/thumbnails/6.jpg)
MitohondrijiGalvenās mitohondriju funkcijas:• ATP sintēze;• Lipīdu, ogļhidrātu un proteīnu
oksidācija līdz CO2 un H2O;• Intracelulāro jonu homeostāzes
uzturēšana (Ca++,H+ u.c.);• Apoptozes regulācija;• Daļēji autonoma mitohondriālo
proteīnu sintēze.
![Page 7: Novecošanās un ģenētika](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061617/56815446550346895dc2544e/html5/thumbnails/7.jpg)
Mitohondriālā teorija
Pirmo reizi apspriesta 1950. gadā, kā brīvo radikāļu teorija.
Dzīves laikā progresīva somatisko mutāciju uzkrāšanās mtDNS noved pie neatgriezeniskas mitohondriju funkciju izsīkšanas postmitotiskajos audos (Harman, 1992).
Izmaiņas mitohondriju funkcijā un morfoloģijā novecojot (Loeb et al., 2005).
![Page 8: Novecošanās un ģenētika](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061617/56815446550346895dc2544e/html5/thumbnails/8.jpg)
“Mitohondriālais novecošanās pulkstenis”
Mitohondriju bojājums
mtDNS punktveida mutācijas
Mutantās mtDNS
amplifikācija
mtPTP aktivācija
Šūnas nāve
Šūn
u da
udzu
ms
Bērnība Jaunība VecumsPusmūžs
funkcionālais
slieksnis
![Page 9: Novecošanās un ģenētika](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061617/56815446550346895dc2544e/html5/thumbnails/9.jpg)
mtDNS Katrā šūnā ir apmēram 1000 -
10 000, bet mitohondrijā 1 – 15 mtDNS kopijas;
Cirkulāra, divpavedienu DNS; Sastāv no 16 569 bp; Nav pierādīta rekombinācijas; Ir nedaudz atšķirīgs
ģenētiskais kods nekā kodola DNS;
Ir 37 gēni, kas kodē 13 proteīnus, 22 tRNS un 2 rRNS;
Nav intronu.
![Page 10: Novecošanās un ģenētika](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061617/56815446550346895dc2544e/html5/thumbnails/10.jpg)
mtDNS mutācijas
Adaptīvās mutācijas bieži notiek mtDNS kodona trešajā nukleotīdā (AGA), neizraisot aminoskābju nomaiņu;
Adaptīvās mutācijas ir populāciju specifiskas un nostabilizējas mtDNS evolūcijas laikā, populācijai pielāgojoties apkārtējas vides apstākļiem.
Iedzimtais mtDNS genotips:Haplotips – konkrēts mtDNS sekvences tips, kas var
būt unikāls vai arī atrasts vairākos indivīdos;Haplogrupa – līdzīgu haplotipu kopums, kuriem ir
viena vai vairākas kopīgas alēles.
![Page 11: Novecošanās un ģenētika](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061617/56815446550346895dc2544e/html5/thumbnails/11.jpg)
Mērķis
1) Noskaidrot mtDNS polimorfismu iespējamo saistību ar novecošanos Latvijas populācijā;
2) Noteikt heteroplazmijas biežumu dažādās vecuma grupās.
![Page 12: Novecošanās un ģenētika](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061617/56815446550346895dc2544e/html5/thumbnails/12.jpg)
Materiāls
mtDNS polimorfismu analīzei izmantoti latviešu DNS paraugi: 351 paraugs vecumā no 18 līdz 40 gadiem (1.grupa);98 paraugi vecumā no 74 līdz 89 gadiem (2.grupa);74 paraugi vecumā virs 90 gadiem (3.grupa).
Heteroplazmijas analīzē iekļauti 100 paraugi:40 paraugi vecumā no 18 - 40 gadiem;30 paraugi vecumā no 74 - 89 gadiem;30 paraugi virs 90 gadiem.
![Page 13: Novecošanās un ģenētika](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061617/56815446550346895dc2544e/html5/thumbnails/13.jpg)
Metodes
1) Iedzimto haplotipu un haplogrupu noteikšana:• HVSI (620bp) un HVSII (450bp) segmentu tiešā
nukleotīdu sekvenēšana;• mtDNS kodējošā rajona PCR-RFLP analīze;• Datu statistiskā apstrāde ar ARLEQUIN 3.0
programmu (Excoffier, 2005).
2) Heteroplazmijas noteikšana:• “mismatch” specifiskā DNS endonukleāze;• Denaturējošā gradienta gēla elektroforēze;• HVSI (620bp) segmenta tiešā nukleotīdu
sekvenēšana;• Datu statistiskā apstrāde ARLEQUIN 3.0
programmu (Excoffier, 2005).
![Page 14: Novecošanās un ģenētika](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061617/56815446550346895dc2544e/html5/thumbnails/14.jpg)
RezultātimtDNS ģenētiskā daudzveidība
Vecuma grupas 1.grupa 2.grupa 3.grupa
Paraugu skaits 351 70 68
Saliktie haplotipi 123 56 44
A. Haplogrupas un HVSI
![Page 15: Novecošanās un ģenētika](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061617/56815446550346895dc2544e/html5/thumbnails/15.jpg)
Vecuma grupas 1.grupa 2.grupa 3.grupa
Paraugu skaits 351 70 68
Saliktie haplotipi 192 64 36
B. Haplogrupas, HVSI un HVS II
RezultātimtDNS ģenētiskā daudzveidība
![Page 16: Novecošanās un ģenētika](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061617/56815446550346895dc2544e/html5/thumbnails/16.jpg)
RezultātiHaplogrupu izplatība
![Page 17: Novecošanās un ģenētika](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061617/56815446550346895dc2544e/html5/thumbnails/17.jpg)
Rezultāti
Latvieši; Somi
Franči; Īri
Latvieši
Japāņi
![Page 18: Novecošanās un ģenētika](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061617/56815446550346895dc2544e/html5/thumbnails/18.jpg)
RezultātimtDNS heteroplazmija HVSI segmentā
![Page 19: Novecošanās un ģenētika](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061617/56815446550346895dc2544e/html5/thumbnails/19.jpg)
Telomēri
• Telomēri ir fizikālie lineāro hromosomu nobeigumi eikariotu hromosomās;
• Vairumā izpētīto organismu telomēri satur garus posmus ar tandēmi atkārtotām, vienkāršām DNS sekvencēm [(TTAGGG)n], kas veidotas no G – un C- bagātiem posmiem (tā saucamie terminālie atkārtojumi).
![Page 20: Novecošanās un ģenētika](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061617/56815446550346895dc2544e/html5/thumbnails/20.jpg)
![Page 21: Novecošanās un ģenētika](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061617/56815446550346895dc2544e/html5/thumbnails/21.jpg)
Telomēru teorija
• “Replikācijas beigu problēma” – notiekot replikācijai saīsinās telomēri un sasniedzot noteiktu kritisko garumu apstājas šūnas cikls (Alsopp et al., 1992);
• “Uncapping” – telomēru struktūras bojājums, kas izraisa genoma nestabilitāti (Shay et al., 2004);
![Page 22: Novecošanās un ģenētika](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061617/56815446550346895dc2544e/html5/thumbnails/22.jpg)
Secinājumi
Mūsu rezultāti apstiprina hipotēzi, ka noteikti iedzimtie mtDNS polimorfismi ir saistīti ar novecošanos.
Heteroplazmijas līmenis pakāpeniski palielinās līdz ar vecumu, kā arī vecākiem indivīdiem ir vairāk heteroplazmiskās pozīcijas.
Lai saprastu novecošanās molekulāri ģenētisko mehānismu, nepieciešams veikt cilvēka genoma stabilitātes pētījumus (telomēru “cap” struktūra).