În partea a patra a seriei dedicate geneticii puteţi afla despre funcţionarea hemoglobinei, despre cauzele unor maladii genetice ca fibroza chistică şi maladia Tay-Sachs, despre predispoziţiile genetice la anumite boli grave precum cancerul mamar, dar şi despre o tehnologie nouă şi foarte promiţătoare - terapia genică (video inclus).
PRIMA PARTE A SERIEI
A DOUA PARTE A SERIEI
A TREIA PARTE A SERIEI
CUPRINS:
Hemoglobina
Fibroza chistică
Maladia Tay-Sachs
Predispoziţiile genetice la boli. Un exemplu - cancerul mamar
Poster genomul uman - un site al guvernului american
Terapia genică
Hemoglobina este o proteină importantă din compoziţia globulelor roşii. Este formată din 574 de aminoacizi şi are rolul de a transporta oxigenul de la plămâni către ţesuturi, respectiv dioxidul de carbon de la ţesuturi la nivelul plămânilor pentru eliminarea acestuia din organism. În plămâni oxigenul se combină cu atomii de fier ai moleculelor de hemoglobină, iar moleculele de dioxid de carbon ataşate de aceste molecule sunt eliberate. La nivelul ţesuturilor sunt eliberate moleculele de oxigen , iar dioxidul de carbon este capturat de către hemoglobină.
Însă, în cazul în care forma proteinei de hemoglobină este atipică, din cauza unei mutaţii genetice, aceasta poate deforma întregul eritrocit gazdă. Ceea ce poate duce la dispariţia abilităţii hematiei de a transporta oxigenul prin organism. Este deci foarte important de reţinut că forma proteinei determină funcţiunile acesteia, iar modificarea formei afectează funcţionarea proteinei.
Undeva la nivelul cromozomului 7 există o genă care conţine 6129 de "litere" active. Această genă codifică o proteină formată din 1480 de aminoacizi, al cărei rol este de a facilita pătrunderea moleculelor de sare prin diferite membrane ale unor organe. Când o persoană prezintă o foarte mică eroare la nivelul acestei gene din cromozomul şapte, din care lipsesc trei litere, efectul este că proteina pe care gena anormală o sintetizează este uşor diferită ca formă de varianta normală. Cu toate că diferenţa de formă este minusculă, consecinţele sunt imense.
Proteina respectivă îşi îndeplineşte funcţiunile la nivelul celulelor epiteliale din pereţii plămânilor. Inserându-se în această membrană celulară plasmatică, proteina creează un canal de transport prin care sarea poate pătrunde în, respectiv părăsi celulele plămânilor (mai exact, proteina îndeplineşte funcţia de canal de transport al ionilor negativi de clor prin membrana celulară). Dar dacă proteina nu are EXACT forma corespunzătoare, atunci nu poate fi transportată la nivelul membranei celulare şi, în consecinţă, nu îşi poate îndeplini rolul. Ca rezultat, sarea este prinsă în interiorul celulelor pulmonului, ceea ce face ca suprafeţele acestora să devină lipicioase şi acoperite cu un mucus gros. Efectul: probleme respiratorii severe şi afecţiuni pulmonare: horcăit, greutăţi de respiraţie şi o tuse persistentă prin care se elimină mucusul foarte vâscos, aderent şi uscat.
Acesta este profilul fibrozei chistice, iar boala se datorează absenţei a doar 3 "litere" din structura unei gene a cromozomului 7.
Chiar mai tragică este soarta celor care suferă de maladia Tay-Sachs. Boala îşi are originea într-un punct aparent neînsemnat al spiralei duble de ADN, atunci când o singură "literă" este afectată. Eroarea este localizată la nivelul a doar 4 atomi. Dar această deficienţă structurală a genei generează o problemă la nivelul unei proteine al cărei rol este de a dizolva grăsimile în interiorul creierului. În acest caz această proteină nu funcţionează corect, astfel că grăsimile se acumulează treptat în creier şi în cele din urmă deteriorează celule nervoase cu rol foarte important.
Copiii mici afectaţi de maladia Tay-Sachs se dezvoltă aparent normal în primele câteva luni de viaţă. Ulterior, pe măsură ce neuronii se dilată din cauza acumulărilor de grăsime, se declanşează o implacabilă deteriorare a capacităţilor psihice, intelectuale şi motorii. Copilul orbeşte, surzeşte şi nu mai poate înghiţi alimente. Muşchii încep să se atrofieze şi se instalează paralizia. E foarte greu de imaginat că din cauza a doar 4 atomi de la nivelul unei singure "litere" din cele 3 miliarde ale genomului poate apărea o asemenea boală gravă, dar asta este realitatea, iar efectul este cel descris mai sus.
Atunci când o maladie genetică se repetă în cazul mai multor membrii ai unei familii, concluzia este că mutaţiile apărute la nivelul genelor unde rezidă sursa bolii sunt moştenite. Un exemplu: în cazul particular al unei anumite gene, secvenţa de final corectă constă în următoarea succesiune de litere - TCTGTAGAGAGTAGCAGT. Numai că în unele cazuri 2 dintre litere, cele marcate, lipsesc din structura genei. Această nouă configuraţie reprezintă o mutaţie care adesea conduce la apariţia cancerului mamar. Anomalia este transmisă din generaţie în generaţie, odată cu ea fiind transmisă şi predispoziţia la îmbolnăvire, adică posibilitatea instalării cancerului la sân.
UN SITE INTERNET AL GUVERNULUI SUA - Human Genome Landmarks Poster
Guvernul SUA administrează un site web care conţine majoritatea informaţiilor disponibile în prezent despre genomul uman, genele din structura acestuia, cromozomi şi proteine. În cadrul secţiunii intitulată "Vizualizare Cromozomi" (“Chromosome Viewer”) puteţi selecta un anumit cromozom pentru a vedea câte perechi de baze azotate ("litere") sunt conţinute în acel cromozom. Când accesaţi pagina web corespunzătoare fiecărui cromozom în parte, puteţi vizualiza o listă de trăsături, respectiv disfuncţii şi, deci, boli asociate cu genele conţinute în acel cromozom. Dacă mărim cromozomul 7 despre care am vorbit anterior, aşa cum se poate vedea mai jos, putem localiza gena responsabilă cu apariţia fibrozei chistice.
Cromozomul 7 - maladii genetice (clic pe imagine
pentru a accesa pagina cromozomului 7)
Pe alte pagini pot fi consultate profilurile anumitor maladii genetice. Iată, de pildă, mai jos, profilul fibrozei chistice. Pot fi examinate chiar şi caracteristicile anumitor gene. Sunt catalogate multe gene dar şi poziţiile acestora în cadrul cromozomilor. Există, desigur, şi o pagină care detaliază caracteristicile genei asociate cu fibroza chistică.
Profilul fibrozei chistice (clic pe imagine
pentru a accesa pagina)
Cum putem repara genele care prezintă mutaţii ?
Terapia genică este o tehnologie nouă şi foarte promiţătoare. Să considerăm o maladie precum SCID – imunodeficienţa severă combinată - o boală autoimună cauzată de mutaţia unei singure gene care împiedică organismul să producă limfocite normale de tip B şi T, celule responsabile cu lupta împotriva bolilor. Pacienţii care suferă de SCID nu posedă un mecanism natural de apărare şi deseori sunt nevoiţi să trăiască în incinte izolate (boala este cunoscută şi drept "boy in the bubble syndrome") pentru a preveni contactul cu alţi oameni, bolnavii fiind extrem de vulnerabili în faţa bolilor infecţioase.
Deoarece limfocitele sunt produse la nivelul măduvei osoase, aceasta este extrasă din organismul pacientului şi o genă funcţională este inserată în ADN-ul celulelor de măduvă osoasă extrase anterior, fie înlocuind gena nefuncţională ori coexistând cu aceasta. Ulterior, aceste celule "reparate" de măduvă osoasă sunt introduse în organismul pacientului unde încep să se multiplice şi să dea naştere unor limfocite normale.
Notă: articolul de mai sus este adaptarea textului folosit în film.
Traducerea: Scientia.ro.
Credit: www.cassiopeiaproject.com.
