Transcript 遺傳突變

遺傳突變
(Genetic Mutations)
黃璧祈
兩種主要類型的突變
1.) 染色體突變
(Chromosomal
Mutations)
2.) 基因突變(Gene
Mutations)
Chromosomal Mutations
• Any change in the structure or
number of chromosomes
• Large scale: Affect many genes
五種型式的染色體突變
1.
2.
3.
4.
5.
缺失(Deletion)
重複(Duplication)
翻轉(Inversion)
易位(Translocation)
不分離(NonDisjunction)
染色體缺失
(Chromosomal Deletion)
One or more genes are removed
沃夫-賀許宏氏症
Wolf-Hirschhorn syndrome, WHS
• 人類第4號染色體的遺傳基
因缺失而引起的疾病。
• 生長發育遲緩、心智障礙，
還伴有癲癇症狀。
染色體重複
(Chromosomal Duplication)
A segment of genes is copied twice and added to
the chromosome
進行性神經性腓骨肌萎縮症
Charcot-Marie-Tooth disease，C-M-T
• 又稱腓骨肌萎縮症
• 主要表現是雙腿漸進性無力，患者發病年
齡一般在二十到四十歲之間
• 17號染色體短臂重複
染色體翻轉
(Chromosomal Inversion)
a segment of genes flip end-to-end on the chromosome
Four-Ring Syndrome
• 第四號染色體翻轉
• 症狀: 齶裂、腳膨大、
睾丸無下降、壽命短
染色體易位
(Chromosomal Translocation)
Material is swapped with another chromosome
布凱特氏淋巴癌
（Burkitt's lymphoma）
• 8號染色體上的C-myc與14號染色體上的Ig
重鏈基因發生8∶14易位。
染色體不分離
(Chromosomes Nondisjunction)
• Chromosomes FAIL TO
SEPARATE during meiosis
• Meiosis I Nondisjunction
• Meiosis II Nondisjunction
Nondisjunction
• Produces gametes (and therefore a
baby) with one missing
chromosome or one extra
chromosome
三體性
單體性
Nondisjunction (in Meiosis II)
Fertilization
唐氏症(Down Syndrome)
• Cause:
Nondisjunction of
chromosome 21
• Three copies of chromosome 21 =
“TRISOMY 21”
Trisomy 21 - Down Syndrome
Genetic Screening - Amniocentesis
基因突變
(Gene Mutations)
• Small scale: one gene
is affected
• Any change to the DNA
sequence of a gene:
Nucleotides/Bases may be
added, missing, or
changed
兩種類型的基因突變
點突變(Point Mutation)
1. 無義突變（nonsense mutation）
：使原本可製造蛋白質的密碼變
成停止密碼。
2. 錯義突變（missense mutation）
：使密碼所對應的胺基酸改變。
3. 沉默突變（silent mutation）：密
碼改變，但對應的胺基酸不變。
移碼突變 (Frameshift Mutation)
插入、缺失及重複都會造成
移碼突變。
鐮刀型細胞貧血症
• 第11對染色體發點突
變
• 造成血紅素第20個胺
基酸改變
• 使血紅素無法攜氧
• 因而使紅血球變型
囊狀纖維化(Cystic fibrosis;簡稱CF)
• 有三個密碼子丟失，導
致解碼後的蛋白質少了
一個胺基酸，進而功能
失常
• 此病症會影響病患的全
身，導致逐漸的行動困
難以及提早死亡。最常
見的症狀是因為長期反
覆的肺部感染所導致的
呼吸困難，其他可能的
症狀包括鼻竇炎、發育
不良、腹瀉以及不孕。
致突變因子
• 自然發生
– 通常發生於DNA replication時
• 突變原(MUTAGENS)
物理
因子
化學
因子
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
伽馬射線、α射線等電離輻射（ionising radiations）
紫外線：產生胸腺嘧啶二聚體。
疊氮化鈉（[Sodium azide；NaN3）。
轉位子（Transposons）：一些能變換位置的DNA片段。
亞硝酸（HNO2）：可導致脫氨作用。
鹼基相似物 Base analogues, substitutes
溴與某些溴化合物。 Bromine and some of its compounds,
溴化乙錠（EtBr）與其他插入劑（intercalating agents）。
溴尿嘧啶（Bromouracil）：烷基化劑。
長春花生物鹼（Vinca Alkaloids）等自然植物性生物鹼。
癌症起源於基因的突變
• Carcinogenesis vs mutagenesis
– 化學致癌劑
– 放射線
– 病毒
9號與２２號染色體互換導致血癌
(chronic myelogenous leukemia)的發生
費城染色體
A Obeidat
染色體的互換讓一亇新的致癌蛋白誕生
高慧芸
Oxidases associated with
cytochorme P-450
高慧芸
Aflatoxin-2,3-Epoxide
Aflatoxin
Carcinogen bound to guanine in DNA
高慧芸
DNA
黄麴毒素：自然界中最強的基因突變劑與化學致癌物
Peyton Rous (1879 – 1970)
1911 發現雞的致癌病毒
1966 獲頒諾貝爾獎
周成功
高慧芸
高慧芸
一字之差
人類癌細胞中的致癌基因與正常細胞中原致癌基因間的差別！
Gly
proto-oncogene
Leu – Val – Val – Val – Gly – Ala – GGC – Gly – Val – Gly – Lys – Ser
CTG–GTG–GTG–GTG–GGC–GCC– GTC– GGT– GTG– GGC–AAG–AGT
Val
oncogene
癌細胞的六大特性
1. 可以完全不理自身或周圍正常細胞發出停止生長
的訊號 (loss of contact inhibition).
2. 缺少正常的指令也能生長 (autocrine growth)
3. 有效達成永生 (immortalization)
4. 逃避內建的自我毀滅機制 (anti-apoptosis)
5. 侵犯及擴散到其他組織的能力 (metastasis)
6. 刺激建構新生血管的能力(angiogenesis)
growth medium
Contact-inhibited
monolayer of normal
cells
plastic tissue-culture dish
Multilayer of
uninhibited cancer
cells
李承維
癌細胞失去了接觸抑制的調控
正常細胞：透過接觸抑制來調節自已的生長!
癌化的細胞
癌細胞的六種特異功能
1. 可以完全不理自身或周圍正常細胞發出停止生長
的訊號
2. 缺少正常的指令也能生長
3. 有效達成永生 (immortalization)
4. 逃避內建的自我毀滅機制 (anti-apoptosis)
5. 侵犯及擴散到其他組織的能力 (metastasis)
6. 刺激建構新生血管的能力(angiogenesis)
正常細胞的命運
死亡(Apoptosis)
老化
(Senescence)
休眠
細胞
分化
(Differentiation)
(Quiescent)
生長與分裂
(Growth & Division)
癌細胞的六種特異功能
1. 可以完全不理自身或周圍正常細胞發出停止生長
的訊號
2. 缺少正常的指令也能生長 (autocrine growth)
3. 有效達成永生 (immortalization)
4. 逃避內建的自我毀滅機制 (anti-apoptosis)
5. 侵犯及擴散到其他組織的能力 (metastasis)
6. 刺激建構新生血管的能力(angiogenesis)
給予充分的營養，細胞在體外能無限期
的生長分裂嗎？
死亡(Apoptosis)
老化
(Senescence)
休眠
細胞
分化
(Differentiation)
(Quiescent)
生長與分裂
(Growth & Division)
Yes and No!
Young fibroblast
Senescent fibroblast
細胞為什麼會老？
都是染色體端粒子惹的禍！
端粒子的結構與功能
(In Greek, Telos means end; meros, part)
中心粒
AGGGTTAGGGTTAGGG-3’
TCCC-5’
李承維
1. 維持染色體結構的完整。
2. 避免染色體彼此頭尾融合。
3. 協助染色體複製完全。
End-to-end fusion
端粒子,細胞的老化與癌症
Cell divisions
Cell divisions
端粒酵素
的活化
Cell cycle arrest (M1)
細胞的老化與死亡!
Catastrophe (M2)
李承維
細胞老化 – 身體對抗癌細胞發生的自衛手段！
癌細胞能逃脫正常細胞老化的限制
死亡(Apoptosis)
老化
(Senescence)
休眠
細胞
分化
(Differentiation)
(Quiescent)
生長與分裂
(Growth & Division)
癌細胞的六種特異功能
1. 可以完全不理自身或周圍正常細胞發出停止生長
的訊號
2. 缺少正常的指令也能生長 (autocrine growth)
3. 有效達成永生 (immortalization)
4. 逃避內建的自我毀滅機制 (anti-apoptosis)
5. 侵犯及擴散到其他組織的能力 (metastasis)
6. 刺激建構新生血管的能力(angiogenesis)
大量製造myc蛋白讓正常細胞死亡！
細胞死亡也是身體防止癌細胞產生的重要機制！
癌細胞源起於失去了正常細胞分化或自殺的能力
死亡(Apoptosis)
老化
(Senescence)
休眠
細胞
分化
(Differentiation)
(Quiescent)
生長與分裂
(Growth & Division)
癌細胞的六種特異功能
1. 可以完全不理自身或周圍正常細胞發出停止生長
的訊號
2. 缺少正常的指令也能生長 (autocrine growth)
3. 有效達成永生 (immortalization)
4. 逃避內建的自我毀滅機制 (anti-apoptosis)
5. 侵犯及擴散到其他組織的能力 (metastasis)
6. 刺激建構新生血管的能力(angiogenesis)
良性還是惡性?
癌細胞轉移的複雜過程
癌細胞的六種特異功能
1. 可以完全不理自身或周圍正常細胞發出停止生長
的訊號
2. 缺少正常的指令也能生長 (autocrine growth)
3. 有效達成永生 (immortalization)
4. 逃避內建的自我毀滅機制 (anti-apoptosis)
5. 侵犯及擴散到其他組織的能力 (metastasis)
6. 刺激建構新生血管的能力(angiogenesis)
Yale Rosen
建構新生血管: 營養及氧氣的供給!
如何降低罹癌的風險
• 健康的飲食
• 健康的心理
• 適當的運動（每個人一星期至少要做三次
長達二十分鐘的運動）
本單元結束, ppt下載:
http://140.122.143.143/b310b310
• 作業:
https://docs.google.com/forms/d/1WQXt4QR
cGQCq1n7J3etfiM5zePUtTYUBIDSTZVbP
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