Все люди обладают одним и тем же набором хромосом, в которых расположены схожие гены, отвечающие за продукцию тех или иных белков. Однако, эта «одинаковость» в процессе изучения генома оказалась не полной. В ходе эволюции один и тот же ген у различных особей приобрел мутации. Это привело к тому, что появились полиморфизмы генов (разнообразие).
Гены, которые представлены несколькими различными разновидностями (аллелями) в популяции, называются полиморфными. Это разнообразие генов обуславливает разнообразие признаков внутри одного вида.
Понятие «генетический полиморфизм» отражает разнообразие частот аллелей. Генетический полиморфизм обусловлен заменой одного нуклеотида на другой в различных участках генома человека, таких как интроны, экзоны и другие области ДНК, что приводит к огромному количеству различий в генах. В течение жизни эти различия могут проявиться:
- фенотипически (например, цвет кожи, волос);
- в проявлении сложно-наследуемых (мультифакторных) заболеваний (например, ожирение, остеопороз, диабет и др.);
- в форме моногенных заболеваний (например, муковисцидоз, синдром Жильбера).
У каждого организма гены состоят из двух аллелей. Один передается от отца, а другой — от матери. Если у ребенка оба аллеля одинаковые, то он является гомозиготным по этому гену, если аллели отличаются — то организм гетерозиготный.
Существует мнение о том, что разные варианты аллелей возникли в результате мутаций от одного предшествующего аллеля на протяжении эволюции. В большинстве случаев они отличаются заменой одного нуклеотида в молекуле ДНК. Такая замена (мутация) иногда не влияет на функциональные свойства белка, закодированного в этих генах, и белки, получаемые от разных аллелей одного гена, остаются одинаковыми. Однако в некоторых случаях такая замена является значительной, и результат гена приобретает новые свойства, что может повлиять на последующие биохимические процессы (например, уменьшение активности ферментов). Поэтому генетическая система представляет собой комбинацию множества генов, и в ряде ситуаций их комбинация может спровоцировать возникновение различных заболеваний.
Роль генетики в диагностике заболеваний
В данный момент благодаря прогрессу молекулярных методов исследования уже разработано около 200 тестов, которые способны выявить наследственные предрасположенности к различным заболеваниям. Следует отметить, что исследования, направленные на выявление предрасположенности к заболеваниям, не ставят своей целью поставить диагноз, они лишь указывают на наличие генов, которые ассоциированы с заболеваниями.
Продвижение молекулярно-генетических методов в современной биологии позволяет подробно изучить патобиохимические причины возникновения заболеваний (врожденных, приобретенных), применять их в диагностике и способствовать внедрению в медицинскую практику новых методов коррекции.
«Генетические маркеры» диабета
Выявлено, что некоторые заболевания могут передаваться по наследству, а у некоторых людей существуют предпосылки для возникновения определенных заболеваний. Ученые нашли гены и их продукты, отвечающие за появление таких заболеваний. Их иногда называют в лабораторной практике «генетическими маркерами». Изучение этих маркеров позволяет выделить группы с разным риском заболевания, включая диабет. Этот подход может упростить диагностику заболевания на ранней стадии (риск развития заболевания), до появления основных клинических признаков.
Используя генетические маркеры, можно выявить определенные группы людей, которые имеют риск заболеть диабетом. Этот этап является важным в процессе диагностики данного заболевания, так как при сочетании с традиционными методами (например, определение уровня глюкозы, гликированного гемоглобина, гормонов, обнаружение аутоантител) он способствует более ранней диагностике болезни еще до выявления явных клинических проявлений и помогает разработке индивидуализированного подхода и внедрению профилактических мероприятий.
Помимо одноосновных наследственных болезней, вызванных изменениями в конкретном гене, который отвечает за кодирование
Генетика диабета второго типа
Генетическая составляющая играет ключевую роль в развитии диабета второго типа. На текущий момент выявлено уже около 20 генов, изменения в которых являются важными факторами риска возникновения данного заболевания.
Предрасположенность к диабету часто передается по наследству в семье, особенно в сочетании с ожирением. Определенные полиморфизмы в генах могут увеличить вероятность развития сахарного диабета второго типа. Белки, полученные из этих генов, играют важную роль в регуляции обмена глюкозы. Гены содержат информацию о структуре белков, которые напрямую контролируют гомеостаз глюкозы. Некоторые изменения в этих генах могут нарушить нормальный обмен глюкозы. Например, изменения в гене ADAMTS9 могут снизить чувствительность периферических тканей к инсулину, а повышенная активность гена TCF7L2 может привести к нарушениям толерантности к глюкозе и, следовательно, к снижению выработки инсулина. Гены KCNJ11 и KCNQ1 кодируют белки, ответственные за уровень секреции инсулина. Изменения в структуре этих белков (например, вариант 23К гена KCNJ11) могут привести к снижению инсулиновыделения при повышенной концентрации глюкозы.
Исследование полиморфизмов в системе HLA (human leucocyte antigens) играет определенную роль в оценке возможности развития сахарного диабета. HLA-комплекс представляет собой систему человека, включающую комплекс генов и их продуктов (белков), выполняющих различные биологические функции, прежде всего обеспечивая генетический контроль иммунного ответа и взаимодействие между клетками, осуществляющими этот ответ.
HLA II класса включает несколько десятков генов, обнаруженных у человека. Эти гены расположены на B-лимфоцитах, которые активированы T-лимфоцитами и моноцитами. Данные клетки производят белки с определенными свойствами, необходимые для регуляции распознавания чужеродных молекул.
Проведя исследование аллелей определенных генов HLA, в частности тех, которые чаще встречаются во втором классе HLA, было установлено, что наличие этих генов связано с повышенным риском возникновения заболеваний, таких как сахарный диабет и аутоиммунные заболевания. Было выявлено, что некоторые варианты аллелей генов HLA II класса ассоциируются с повышенным риском развития сахарного диабета 1 типа.
Среди генов HLA второго класса, имеющих наибольшее значение в клинике, можно выделить три гена — DQA1, DQB1 и DRB1.
Гены DQA1, DQB1 и DRB1 отвечают за кодирование белков тканевой совместимости II класса — DQ и DR. У многих пациентов с сахарным диабетом обнаруживаются определенные аллели HLA-DR3 и HLA-DR4. Поскольку сахарный диабет имеет генетическую предрасположенность, изучение комбинаций этих генов позволяет предварительно оценить вероятность развития данного заболевания.
В молекулярно-биологической диагностике сахарного диабета постоянно вносятся усовершенствования и внедряются в клиническую практику. Полученные данные необходимо анализировать с участием врача-генетика, учитывая другие клинические и лабораторные результаты.
Видео по теме:
Вопрос-ответ:
Какие генетические факторы могут способствовать развитию диабета?
Генетические факторы, такие как семейный анамнез, наличие специфических генов, мутации в генах инсулинового рецептора и другие, могут увеличить риск развития диабета у человека.
Какие механизмы действия генетических факторов влияют на развитие диабета?
Генетические факторы могут вызвать дисфункцию в работе поджелудочной железы, ухудшить восприимчивость клеток к инсулину или нарушить метаболические процессы, что может привести к развитию диабета.
Могут ли генетические факторы быть причиной развития диабета у детей?
Да, генетические факторы могут играть роль в возникновении диабета у детей, особенно если родители страдали от этого заболевания. Однако на появление диабета также влияют другие факторы, такие как образ жизни и питание.
Какие исследования проводятся для изучения влияния генетических факторов на развитие диабета?
Ученые проводят генетические анализы, исследуют заболевание у больших семей, ищут специфические гены, связанные с диабетом, чтобы понять механизмы его развития и разработать методы профилактики и лечения.
Каковы шансы у человека с генетическим предрасположением к диабету избежать развития этого заболевания?
Шансы зависят от степени риска и от того, какие генетические факторы у человека присутствуют. Однако способность контролировать образ жизни, включая питание, физическую активность и прием лекарств, также может снизить вероятность развития диабета.
Какие генетические факторы могут повлиять на развитие диабета?
Существует несколько генов, которые могут увеличить риск развития диабета, такие как гены, ответственные за производство инсулина, регуляцию уровня глюкозы в крови и функционирование поджелудочной железы. Например, гены HLA-DQ и HLA-DR, а также гены KCNJ11 и TCF7L2 могут быть связаны с возникновением диабета.
