CDKL5'in Genetiği

Genler nasıl çalışır?

Mutasyonların CDKL5 gibi koşullara nasıl sebep olduğunu anlamak için, genlerin nasıl çalıştığının temellerini anlamak faydalı olacaktır. Genler DNA' mızın içinde bulunur. Gen, protein yapmak için "plan" dır ve bir bazlar zincirinden veya baz çiftlerinden oluşur

DNA’da kullanılan 4 baz vardır : Adenin, Sitozin, Guanin ve Timin.Genellikle baz çiftleri olarak adlandırılırlar çünkü DNA' da çiftler halinde bulunurlar, Adenin her zaman Timin ile eşleşir ve Guanin Sitozin ile eşleşir. Bu, 1953'te Crick ve Watson tarafından DNA'nın yapısının keşfedilmesine yol açan kilit bulgulardan biriydi.

Gen, bir proteini kodlayan DNA'nın belirli bir bölümüdür. Protein, bir amino asit zincirinden ve bir amino asidin gen kodunda kodon adı verilen her 3 baz çiftinden oluşur.

Kod, RNA aracılığıyla bir proteine dönüştürülür. Eğer gen "plan" ise, RNA genden alınan ve proteini yapmak için kullanılan "şablon" dur.

Böylece, RNA kalıbı, transkripsiyon adı verilen bir süreç aracılığıyla DNA' dan alınır. Ribozom (bir çeşit protein fabrikası) adı verilen bir yapı daha sonra RNA şablonunu okur ve çeviri adı verilen bir süreçle bir amino asit zinciri oluşturmak için kullanır - ve hey sonunda, bir proteininiz var!

Bir cümlenin kelimelerden ve kelimeler arasındaki boşluklardan oluşması gibi, bir gen de ekzonlardan (kelimeler) ve intronlardan (aralarındaki boşluklar) oluşur. Genetik kod okunduğunda ve bir proteine dönüştürüldüğünde, intronlar çıkarılır ve ekzonlar daha sonra proteini yapmak için okunacak olan genetik kodu üretmek için birleştirilir.

Ancak ilginç olan, kelimeler (intronlar) arasındaki boşlukların aslında kelimelerin (ekzonlar) kendilerinden çok daha uzun olmasıdır.

Dahası, intronlar aslında genin veya DNA zinciri boyunca başka bir genin nasıl okunduğu ve bir proteine dönüştürüldüğü hakkında gerçekten önemli bilgiler içeriyor olabilir.

CDLK5 Geni

CDKL5 geni, ekson 16 ve 17 arasında yer alan ekson 16b dahil olmak üzere 24 ekzon içerir.

24 ekzon, çevrilmemiş olmaları nedeniyle proteinin yapısına doğrudan katkıda bulunmadıkları görülen 1, 1a ve 1b ekzonlarını içerir. Bu nedenle, proteini kodlayan 21 ekzon (ekzon 2 ila 21 – ekzon 16b dahil) vardır.

Proteinin en az 4 farklı formda bulunabileceği ve insan beyninde önemli olan CDKL5 proteininin sadece ekzonlardan 18'e kadar kodlanabileceği bilinmektedir.

Eksonlar 2 ila 11 , proteinin kinaz alanı için kodlar ve literatürden, genin bu bölümündeki mutasyonların daha ciddi fenotipler üretebileceğine dair bazı kanıtlar var gibi görünse de, aslında durum açık olmaktan uzaktır. Üretilen fenotipin ciddiyetinde potansiyel olarak rol oynayabilecek başka mekanizmalar -epigenetik faktörler - vardır.

Baz çiftlerinin sırası, proteinin oluşumu için esastır. Bir mutasyon, baz çiftlerinin sırasını bozabilir, böylece amino asitlerin dizisi yanlış olabilir. Sonuç olarak, protein düzgün bir şekilde yapılmayacak ve bu nedenle düzgün çalışmayacaktır.

CDKL5' li kız çocukları üzerinde yapılan ilk çalışmalar, tek bazın silinmesi (bir baz, gen kodu olan cümledeki bir harftir) ve kromozomal translokasyonlar (harflerin yeniden düzenlenmesi) olarak tanımlanan mutasyonları tanımlamıştır.

Genetik bozukluğu örneklerle açıklamak istersek;

"Uzun ve dolambaçlı yol" cümlesinde "v"harfinin silinmesi, sonraki her şeyin kaymasına neden olur (çerçeve kaydırma olarak adlandırılır) ve ortaya şu cümle çıkacaktır:

“Uzun ed olambaçlıy ol!”

"Zor bir günün gecesiydi ve bir köpek gibi çalışıyorum" cümlesi eğer Translokasyon varsa şöyle olacaktır:

"Zor bir günün köpeğiydi ve bir gece gibi çalışıyorum"

Her iki durumda da mutasyon, genin (cümlenin) sırasını değiştirdi, böylece amaçlanan anlamı veya işlevi kayboldu.

CDKL5' te oluşan yaygın mutasyonlar, yerine geçmelerdir. Yani “Arabamı sürüyorum” cümlesi “Kedimi sürüyorum”a dönüşebilir. Bu aynı zamanda yanlış anlamlı bir mutasyon olarak da bilinir, çünkü yapı ve dolayısıyla fonksiyon değişmiş olur.

Ve böylece mutasyonlar...

Yani, örneğin…

"Uzun ve dolambaçlı yol" – "v"harfin silinmesi, sonraki her şeyin kaymasına neden olur (çerçeve kaydırma olarak adlandırılır) ve şu şekilde olur

““Uzun ed olambaçlıy ol!”

"Zor bir günün gecesiydi ve bir köpek gibi çalışıyorum" - Translokasyon sonucunda şöyle olur

"Zor bir günün köpeğiydi ve bir gece gibi çalışıyorum"

Her iki durumda da, mutasyon genin veya cümlenin sırasını değiştirdi, böylece amaçlanan anlamı veya işlevi kayboldu.

CDKL5' teki yaygın mutasyonlar yerine geçmelerdir. Yani...

“Arabamı sürüyorum” cümlesi “Kedimi sürüyorum”a dönüşebilir.

Bu aynı zamanda yanlış anlamlı bir mutasyon olarak da bilinir, çünkü yapı ve dolayısıyla fonksiyon değişmiş olur.

Çerçeve kaydırmalar ve "Stop" kodonları...

Yukarıdaki "Uzun ve dolambaçlı yol" örneğinde gördüğünüz gibi, eğer bir mutasyon baz çiftlerinin silinmesine neden olursa, sonraki tüm bazlar birlikte değişecektir – buna çerçeve kayması denir.

Aynı şey bir ekleme varsa da gerçekleşir. Baz çiftlerinin dengelenmesi, yeni kodonların okunduğu ve sonucunda amino asit dizisinin orijinal olarak kodlanandan tamamen değiştirileceği anlamına gelecektir.

Bir "Stop / dur " kodonu, proteinin sonuna ulaşıldığını gösteren bir kodondur - ve bariz nedenlerden dolayı genellikle protein için kodlanan baz çifti dizisinin sonunda bulunur. 3 Stop kodon vardır – TAA, TAG ve TGA. Ortaya çıkan çerçeve kayması nedeniyle, silme veya ekleme, "Stop" kodonu olan yeni bir kodon üretebilir.

Bu, mutasyondan sonra gen boyunca herhangi bir yerde meydana gelebilir ve proteinin üretiminin erken bitmesine neden olur ve kesilmiş bir proteinle sonuçlanır.

Bir ikame, yukarıda tartışıldığı gibi, doğrudan bir durdurma kodonu üretirse, bu aynı zamanda anlamsız bir mutasyon olarak da bilinir.

Mutasyonlar raporlarda nasıl tanımlanmaktadır?

CDKL5 geni, 1030 amino asidi kodlayan 3092 baz çifti içeren 21 ekzona sahiptir, ancak şimdi ana CDKL5 proteininin sadece 18'e kadar olan ekzonlar tarafından kodlandığı düşünülmektedir. Genel olarak konuşursak, mutasyonlar diğer formlar da olsa 2 format kullanılarak tanımlanır.

Yukarıda gördüğümüz gibi, bir baz çiftindeki mutasyon, karşılık gelen amino asitte bir değişikliğe neden olur ve CDKL5 proteininin yapısını etkileyen şey bu değişikliktir ve bu nedenle bir işlevdir. Bu nedenle, aldığınız rapor, ya hangi bazın etkilendiğine atıfta bulunabilir - bu durumda mutasyon tanımı bir "c." ile başlar - ya da sonuç olarak hangi amino asidin değiştirildiğini - "p" ile gösterilir.

Örneğin, c.175C>T, 175 pozisyonundaki (ekzon 5'te bulunan) baz Sitozin'in Timin ile değiştirildiğini gösterir. Bu bir ikame yani yer değiştirmedir. Başka bir örnek, 2047 konumunda (ekson 14'te) Guanin bazının silinmesi olan c.2047delG olacaktır. Başka bir mutasyon türü de yerleştirmedir.

Bu nedenle, c.865insA, baz Adeninin'in ekzon 11'de bulunan 865 pozisyonunda CDKL5 genine eklendiğinii gösterir. Not: Etkilenen ekzon formata dahil edilmez.

Rapor amino asitteki sonuçta meydana gelen değişime atıfta bulunuyorsa, o zaman p.Ala40Val gibi bir şey göreceksiniz, bu, amino asit Alanin'in protein zincirinde 40. pozisyonda amino asit Valin ile değiştirildiğini gösterir.

Harfler ayrıca amino asitleri belirtmek için de kullanılır, bu nedenle aynı mutasyon p.A40V olarak da yazılabilir. Amino asitteki Alanin'den Valine'e olan bu değişim, ekzon 4'te 119 konumunda bir baz ikamesi nedeniyle meydana gelir - c.119C >T olarak yazılır. Bir raporda, her iki biçimden birinin kullanıldığını görebilirsiniz.

Kesilmiş bir protein – anlamsız bir mutasyon veya erken bir durdurma kodonu üreten silme / ekleme nedeniyle – genellikle yukarıda bahsedilen ikame nedeniyle p.R59X'te olduğu gibi bir "X" ile ifade edilir, c.175C>T, bu nedenle de anlamsız bir mutasyondur.

Mutasyonlar nasıl ortaya çıkar?

Genel olarak konuşursak, mutasyonların meydana gelebileceği iki yol vardır. Ya edinilirler ya da miras alınırlar.

Edinilmiş mutasyonlar

Bu mutasyonlar, genetik materyalin bir noktada, genellikle dna'nın hücre bölünmesinden önce kopyalandığı hücre döngüsü sırasında hasar gördüğünde ortaya çıkar.

De novo mutasyonlar ilk kez ortaya çıkan ve genellikle etkilenen çocuğun ebeveynlerinde bulunmayan mutasyonlardır.

Cdkl5 mutasyonlarının çoğunun bu şekilde ortaya çıktığı varsayılmaktadır.

Tarihsel olarak, de novo genetik bozuklukların annenin yaşıyla birlikte arttığı düşünülürken, günümüzde, babanın yaşının bazı genetik hastalıkların gelişimi ile daha ilişkili olabileceğine dair bazı kanıtlar vardır.

Miras alınan Kalıtsal mutasyonlar

Otozomal koşullardaki kalıtım paternleri (1 ila 22 kromozomları içeren) tipik olarak baskın veya resesif (çekinik) olarak kabul edilir.

Bununla birlikte, cdkl5 gibi x-bağlantılı koşullarda durum farklıdır. Sonuçta bir cdkl5 bozukluğunun kalıtsal olabileceği birkaç yol olabilir, ancak mevcut görüş, bazı cdkl5 mutasyonlarının germ hattı mozaisizminin bir sonucu olarak kalıtsal olabileceği yönündedir.

Mozaisizm nedir?

İnsan vücudunu oluşturan hücreler genel olarak iki türe ayrılabilir. Erkeklerde sperm, kadınlarda yumurta olan germline (germ hattı) hücreleri, somatik hücreler ise kalan tüm diğer hücreleri (kaslar, kemik, deri, beyin vb. Oluşturan) içerir.

Mozaisizm, bir kişinin her biri farklı genetik bilgiye sahip 2 hücre popülasyonuna sahip olması durumunda ortaya çıkar. Bu nedenle, bir popülasyon "normal" genetik materyal içerirken, diğer popülasyonda mutasyon veya başka bir genetik anormallik olabilir. Mozaisizm hem germ hattı hücrelerini hem de somatik hücreleri etkileyebilir.

Germ hattı mozaisizmi

Germ hattı mozaisizminde, genetik anormallik sadece germ hattı hücrelerinin bir kısmı ile sınırlıdır, geri kalanı normaldir. Bu durumda, bireyin altta yatan durum hakkında hiçbir kanıtı olmayacaktır, çünkü vücutlarının geri kalanını oluşturan somatik hücreler normal genetik materyale sahiptir. Bununla birlikte, bir birey mutasyonu anormal germ hücrelerinden biri aracılığıyla yine de geçirebilir. Bunun belki de çok az sayıda vakada, cdkl5 bozukluklarının bir nedeni olduğu olduğu öne sürülmüştür.

Somatik mozaisizmi

Somatik mozaikçilik gösteren bir dizi genetik bozukluk vardır. Germ hattı hücrelerinin hepsi normal olduğu için somatik mozaisizmin etkileri genellikle yavrulara geçmez. Bununla birlikte, bazı durumlarda, bireyler hem somatik hem de germ hattı mozaisizmine sahip olabilirler, bu durumda genetik anormallik yavrulara geçebilir.

Son olarak, ve çok alışılmadık bir şekilde, annenin bir cdkl5 mutasyonuna sahip olması, ancak mutasyonun zar zor ifade edildiği son derece çarpık bir x-inaktivasyon paterni ile mümkün olacaktır. Anne nispeten etkilenmemiş olabilir, ancak etkili bir şekilde cdkl5 mutasyonunun bir "taşıyıcısı" olabilir. Bu kalıtım mekanizması nadir görünmektedir (en azından cdkl5 için henüz rapor edilmemiştir)

X inaktivasyonu

Cdkl5 geni, x kromozomu üzerinde bulunur. Dişilerin iki x kromozomu olmasına rağmen (her ebeveynden bir tane), normal fonksiyon için bunlardan sadece bir tanesine ihtiyaç vardır, aslında, her iki kromozomun birlikte aktif olması zararlı olacaktır. Bu nedenle, x kromozomlarından biri normalde x inaktivasyonu adı verilen bir süreçle "kapatılır" .

Cdkl5 mutasyonu genellikle sadece x kromozomlarından birinde bulunur, bu nedenle, eğer kapatılan mutasyona sahip x kromozomu ise, o zaman mutasyona sahip olmak mümkündür ve aktif kalan x kromozomu normal bir cdkl5 genine sahip olduğu için herhangi bir etkiye sahip değildir. Bununla birlikte, vücuttaki her hücrede inaktive olan kromozomun mutlaka aynı x kromozomu olması gerekmez.

Vücudun belirli bir x kromozomunun inaktif olduğu hücre gruplarına ve diğer x kromozomunun aktif olmadığı diğer hücrelere sahip olabileceği ortaya çıkmıştır. Bu nedenle beyinde, hücrelerin mutasyonla birlikte x kromozomunu kullandığı alanlar ve hücrelerin normal cdkl5 geni ile x kromozomunu kullandığı diğer alanlar olabilir.

Hangi x kromozomunun inaktive edildiği rastgele ve "şans" a indirgenmiş gibi görünmektedir, ancak açıkça belli ki, mutasyonla kromozomu kullanan hücrelerin oranı ne kadar fazlaysa , fenotip o kadar şiddetli olabilir. Bütün bunları söyledikten sonra, x-inaktivasyon derecesinin gerçekten de fenotipin ciddiyetini etkilediği tespit edilmeye devam etmektedir; böylece, mutasyon ile cdkl5 bozukluğunun ciddiyeti arasında olan ilişki belirsizliğini korumaktadır.

İlginç bir şekilde, fransa'dan 2011 yılında yayınlanan bir inceleme , daha önce yayınlanmış 77 cdkl5 vakasının klinik ayrıntılarının bir özetini içeriyordu .bunlardan 51 kişinin en iyi motor becerileri listelenmiştir ve bunlardan 21'inin çeşitli yürüme yeteneklerine sahip olduğu görülmektedir.

Ekzonun etkilendiği mutasyon bölgesi ile ilgili yürüme kabiliyetine bakıldığında, bir eğilim ortaya çıkmaktadır.

Verilerin analizi, ekzon 1 ila 11'i etkileyen bir mutasyonu olan bireylerin sadece% 30'unun bir tür yürüme yeteneğine sahip olduğunu, oysa ekzonları 12 ila 21'i etkileyen bir mutasyona sahip olanlarda bu rakamın % 61'e yükseldiğini göstermektedir.

Bu analizin kabaca yapıldığı ve mutasyon tipi, x-inaktivasyonunun derecesi ve multi-ekzon veya intron tutulumu gibi diğer faktörleri hesaba katmadığı görülmektedir. Her bireyin sahip olduğu terapi miktarı, kalça veya omurga problemleri gibi başka ortopedik sorunların olup olmadığı gibi diğer klinik faktörler de ilgili olabilir.

Ayrıca, daha küçük yaştaki bazı çocuklar yürüme yeteneği geliştirmeye devam edebilirken, yürüyebilen diğerleri belki de zayıf epilepsi kontrolü nedeniyle yeteneklerini kaybedebilir. Ayrıca, bu çalışmaya dahil olan sayılar da nispeten küçüktür. Bu nedenle, bu soruların cevaplarını almaya yardımcı olmak için yakın zamanda yeni bir cdkl5 bozukluğu uluslararası kayıt veritabanı geliştirilmiştir.

Cdkl5 bozukluğu olan çocuklar hakkında daha fazla bilgi kaydedildikçe, bu soruların çoğunun cevapları umarım ulaşılabilir olacaktır.

Kaynak:

Tıbbi vekil dr. Martyn newey'in izniyle çoğaltılmış olan www.supporting-cdkl5.co.uk

RESİMLER