Презентация на тему "Решение задачи: Самостоятельный геном"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Решение задачи “Самостоятельный геном”

  Выполнил участник команды “Крестоносцы” СГМУ им В.И. Разумовского Соколов Алексей Владимирович

• 
  Слайд 2

  Формулировка задачи “Самостоятельный геном”

  Миопатия Дюшена, нейроофтальмопатияЛебера и многие другие митохондриальные болезни обладают специфичностью развития и проявления в связи с особенностями размножения и жизнедеятельности митохондрий. Прогнозирование развития данных заболеваний осложнено из-за этих же особенностей. Предложите новые методы предсказания или диагностики какой-либо митохондриальной болезни.

• 
  Слайд 3

  Цели

  Изучить особенности строения генетического аппарата митохондрий Определить особенности митохондриальнойнаследственности Изучить основные звенья патогенеза митохондриальных болезней На основе данных о строении и функции митохондрий выделить основные звенья для качественного и количественного учета дефектов жизнедеятельности органеллы (точки приложения диагностических методов). Предложить методику предсказания или диагностики какой-либо митохондриальной болезни

• 
  Слайд 4

  Процессы и механизмы, лежащие с основе проблемы

  Митохондриальный геном человека– 37 генов, 16. 569 пар нуклеотидов 2 гена рибосомальной РНК 22 гена транспортной РНК 13 белок -кодирующих генов В настоящее время идентифицировано 3 типа мутаций: Точковыемутации белков, кодирующих мтДНК-гены (mit-мутации), Точковыемутации мтДНК-тРНК-генов (sy/7-мутации) и Крупные перестройки мтДНК (р-мутации).

• 
  Слайд 5
  

  Особенности митохондриальной наследственности: Материнское наследование мтДНК не содержит интронов, что обеспечивает высокую плотность генов (более 92% от мтДНК) по сравнению с ядерной ДНК. Мультикопийность геномов (учитывая тот факт, что клетки могут иметь в своём составе сотни и тысячи митохондрий, возможно существование до 10 тыс. копий мтДНК). Гетероплазмия (при возникновении мутаций часть генома остаётся идентичной, а другая – изменённой). Митотическая сегрегация Пороговый эффект (при минимальных нарушениях в первую очередь будут страдать наиболее энергозависмые органы и ткани (нервная система, головной мозг, глаза, мышцы).

• 
  Слайд 6
  
• 
  Слайд 7

  Процессы и механизмы, лежащие с основе проблемы

  Мутации в митохондриальной ДНК человека происходят в несколько раз чаще, чем в ядерной, поскольку: Геном митохондрий не защищен гистоновыми белками Митохондрии поглощают более 90% клеточного кислорода; Образуется большое количество ДНК- повреждающих свободных радикалов. (возможная точка воздействия и контроля!) Репарационные процессы в митохондриях менее совершенны, чем в ядре.

• 
  Слайд 8
  
• 
  Слайд 9
  
• 
  Слайд 10
  

  Доля ядерного и митохондриального генетического контроля различных ферментных комплексов: 1-йкомплекс - NADH-убихинон-редуктаза (этот комплекс состоит из 25 полипетидов, синтез 6 из которых кодируется мтДНК) 2-й комплекс - сукцинат-убихинон-оксидоредуктаза (состоит из 5-6 полипептидов, включая сукцинатдегидрогеназу, кодируется только мтДНК); 3-й комплекс - цитохромС-оксидоредуктаза (переносит электроны от коэнзима Q на комплекс 4, состоит из 9-10 белков, синтез одного из них кодируется мтДНК) 4-й комплекс - цитохромоксидаза [состоит из 2 цитохромов (а и аЗ), кодируется мтДНК]; 5-й комплекс - митохондриальнаяН+-АТФаза (состоит из 12-14 субъединиц, осуществляет синтез АТФ). Процессы и механизмы, лежащие в основе проблемы

• 
  Слайд 11
  
• 
  Слайд 12

  Процессы и механизмы, лежащие с основе проблемы

  Последствия мутаций: 1. Уменьшение синтеза АТФ 2. Нарушение кальциевого баланса клетки 3. Повышение количества ROS (reactiveoxygenspecies)!!!

• 
  Слайд 13
  

  Из-за утечки в дыхательной цепи митохондрии постоянно продуцируют свободные радикалы на уровне 1–2 % поглощенного кислорода. Количество продукции радикалов зависит от мембранного потенциала митохондрий, на изменения которого влияет состояние АТФ-зависимых калиевых каналов митохондрий. Открытие этих каналов влечет за собой возрастание образования свободных радикалов, повреждение других белков митохондриальных мембран и мтДНК. ДНК митохондрий не защищена гистонами и хорошо доступна для радикалов, что проявляется в изменении уровня гетероплазмии.

• 
  Слайд 14
  

  Для каких митохондриальных болезней можно использовать предложенную методику?

  Митохондриальныеэнцефаломиопатии : Синдром Лея (подостраяневротизирующаяэнцефаломиелопатия) Проявляется после 6 месяцев жизни нарастающей мышечной гипотонией, атаксией и нистагмом, пирамидными симптомами, офтальмоплегией и атрофией зрительных нервов. Часто отмечается присоединение кардиомиопатий и легкого метаболического ацидоза  Синдром Альперса(прогрессирующая склерозирующаяполидистрофия Дегенерация серого вещества мозга в сочетании с циррозом печени

• 
  Слайд 15
  

  3. Дефицит комлекса 1 (NADH:CoQ-редуктаза) 4. Дефицит комплекса 2 (сукцинат-CoQ-редуктаза) 5. Дефицит комплекса 3 (CoQ-цитохромС-оксидоредуктаза) 6. Дефицит комплекса ( цитохром С-оксидаза) Фатальная инфантильная митохондриальная миопатия  Доброкачественная инфантильная митохондриальная миопатия Синдром Менкеса (трихополиодистрофия) 7. Дефицит комплекса 5 (АТФ-синтетаза)

• 
  Слайд 16

  Описание предложенной методики

  1. Метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). 2. Метод хемилюминесценции (ХЛ) 3. Ингибиторный анализ

• 
  Слайд 17

  Описание методики №1 (ЭПР)

  Метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) основан на взаимодействии вещества с магнитным полем. При помещении парамагнетиков (нас интересуют свободные О-радикалы) в магнитное поле, парамагнетик втягивается в это поле. Это связано с наличием у парамагнетиков магнитных моментов. Магнитные моменты создаются неспаренными электронами.

• 
  Слайд 18
  
• 
  Слайд 19
  

  Основными частями любого спектрометра ЭПР являются: а) магнит, создающий поле H, б) источник радиочастотного излучения, в) система позволяющая подвести радиочастотное излучение к образцу и сконцентрировать это излучение на образце, г) схема, позволяющая зарегистрировать поглощение радиочастотного излучения.

• 
  Слайд 20
  
• 
  Слайд 21

  Научная новизна метода

  Метод ЭПР является одним из методов радиоспектроскопии, или спектроскопии в радиочастотном диапазоне. Этот метод служит тонким инструментом исследования парамагнитных частиц. Метод позволяет определить концентрацию парамагнитных центров  Парамагнитный центр является своеобразным зондом, дающим спектроскопические и структурные характеристики своего микроокружения. (Дыхательной цепи)

• 
  Слайд 22

  Описание методики №2 (ХЛ)

  Сравнительный аналих ХЛ и ЭПР Метод хемилюминесценции (ХЛ) обладает тем преимуществом, что, во-первых, он обычно не связан с изменением хода процессов в растворах, клетках или даже целых тканях, где регистрируется свечение, а во-вторых, весьма чувствителен при обнаружении именно высокореакционных радикалов.

• 
  Слайд 23
  

  Методом ХЛ непосредственно определяется не концентрация радикалов, а скорость реакции, в которой они образуются.

• 
  Слайд 24

  Научная новизна метода

  Метод ХЛ регистрирует даже самые активные радикалы, концентрация которых в изучаемой системе может быть исчезающее мала, и в этом – его уникальность и преимущество перед другими методами обнаружения радикалов в химических и биологических системах.

• 
  Слайд 25

  Актуальность представленных идей диагностики

  Частота митохондриальных энцефалопатий определяется примерно как 1 : 11.000 Общая частота митохондриальных заболеваний – как 1 : 8.000 Возраст манифестации митохондриальных заболеваний сильно варьирует Смертность от митохондриальных заболеваний составляет 5-20% в год от даты манифестации.

• 
  Слайд 26

  Выводы

  Для постановки диагноза митохондриального заболевания важен комплексный генеалогический, клинический, биохимический, морфологический и генетический анализ, что затруднено в силу двойственности генетического кодирования митохондриальных белков. Выявлена точка приложения качественного и количественного учета дефекта жизнедеятельности митохондрий (наличие и объем “утечки” кислородных радикалов из дыхательной цепи. С помощью прямых (Метод электронного парамагнитного резонанса ) и непрямых (Метод хемилюминесценции) методов учета свободных радикалов предложена программа обследования больных с митохондриальными болезнями, связанными с дефектом дыхательной цепи.

• 
  Слайд 27

  Список литературы

  Свободные радикалы и Клеточная хемилюминесценция (Ю. А. ВЛАДИМИРОВ, Е. В. ПРОСКУРНИНА Факультет фундаментальной медицины МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва 2003 г.) Д. Ингрэм Электронный парамагнитный резонанс в биологии. Изд-во «Мир», 1972. Свободные радикалы в биологических системах. т.1, ст.88-175, 178-226. Изд-во «Мир»,1979.