Zadání:

Určete, zda se v následujících případech jedná o úspěšnou restrikční analýzu (zda je vyšetření "informativní").

Pokud ne - vyřešte následující otázky pouze na základě genealogického vyšetření.

Schéma 1:

Matka I/2 trpí familiární hypercholestrerolémií (AD dědičná choroba). Stejná choroba se nyní projevila u její starší dcery (II/1). Rozhodněte, zda i další děti této matky zdědily gen pro familiární hypercholesterolémii.

Schéma 2:

Rodiče jsou zdrávi, u jejich starší dcery (II/1) byla diagnostikována fenylketonurie (AR). Žádné další z jejich dětí touto chorobou netrpí. Dokážete na základě této DNA analýzy určit, které z těchto dětí je přenašečem fenylketonurie?

Schéma 3:

Rodiče jsou zdrávi, u jejich nejmladšího dítěte (II/4) však byla krátce po narození diagnostikována hemofilie A (X vázaná dědičnost). Žádné jiné dítě touto chorobou netrpí. Zjistěte, od kterého z rodičů pochází mutovaná alela a zda (a s jakou pravděpodobností) jsou dívky II/1 a II/3 přenašečkami hemofilie.

Mezi sledovaným genem a vazebným místem sondy je vzdálenost 3 cM.

Řešení 1:

Teorie je uvedena především v kapitole Základní metody genetického inženýrství.

U prvního schématu se nejedná o informativní DNA analýzu. Otec i matka jsou homozygoti v délce restrikčních fragmentů a všechny jejich děti jsou heterozygoti. Nedokážeme rozlišit, který z matčiných fragmentů je ve vazbě s mutovanou alelou.

Úlohu tedy budeme řešit na základě genealogického vyšetření. Jelikož se jedná o AD dědičnou chorobu, matka předá mutovanou alelu v 50% případů každému dítěti.

Poznámka - Matku považujeme za heterozygota (nese jednu mutovanou alelu). Pokud by byla dominantní homozygotka (obě alely mutované), byl by její stav velmi závažný.

Řešení 2:

Také táto analýza není zcela informativní. Dokážeme sice vysledovat, který fragment u otce je ve vazbě s mutovanou alelou, ovšem u matky se nám to nepodaří. Postižená dcera má oba fragmenty délky 10 kb. Vzhledem k tomu, že otec je heterozygot v délce restrikčních fragmentů, můžeme zkonstatovat, že jeho 15 kb dlouhý fragment není ve vazbě s mutovanou alelou a naopak, že jeho 10 kb dlouhý fragment ve vazbě s mutovanou alelou je.

Matka je ovšem stejně jako postižená dcera homozygotem v délce restrikčních fragmentů. O tom, který z jejich 10 kb dlouhých fragmentů je ve vazbě s mutovanou alelou, nedokážeme rozhodnout.

Starší syn (II/2) a mladší dcera (II/3) mají 15 kb dlouhý fragment, který mohli dostat jedině od otce. Tento fragment není ve vazbě s mutovanou alelou. Od matky dostali oba jeden z jejich 10 kb dlouhých fragmentů. Mají 50% šanci, že se jednalo o fragment s vazbou na mutovanou alelu. S 50% pravděpodobností tedy budou přenašeči fenylketonurie.

U mladšího syna (II/4) je situace jiná. Je to opět homozygot pro fragment o délce 10 kb, ovšem narozdíl od své starší sestry je zdravý. Od svého otce mohl dostat pouze 10 kb dlouhý fragment, který je ve vazbě s mutovanou alelou. Od matky tedy musel dostat "zdravý" fragment o stejné délce. Jedná se tedy o fenotypově zdravého přenašeče fenylketonurie.

Řešení 3:

Zde máme příklad informativní DNA analýzy. Otec I/1 je zdráv, proto jeho 15 kb dlouhý fragment není ve vazbě s mutovanou alelou (otec má jako muž pouze jeden X chromozom, proto u něj nacházíme pouze jeden fragment, stejně jako u dalších mužských rodinných příslušníků).

U postiženého syna (II/4) nacházíme fragment o délce 10 kb - tudíž se jedná o fragment, který je ve vazbě s mutovanou alelou. Tento fragment pochází od matky. Její druhý fragment (o délce 15 kb) není ve vazbě s mutovanou alelou, jednak proto, že sama matka postižená není (u žen se onemocnění projeví pouze pokud jsou mutovány alely na obou X chromozomech) a jednak protože syn II/2 postižen není, ačkoliv zdědil tento fragment od matky (všimněte si, že otec nikdy nepředává X chromozom svým synům, ale zato jej vždy předá svým dcerám - viz dále).

Obě dcery dostaly od otce 15 kb dlouhý "zdravý" fragment. Jejich přenašečství bude záviset na tom, jaký fragment získaly od matky. Jak vidíme - starší dcera II/1 dostala i od matky 15 kb dlouhý fragment, který rovněž není ve vazbě s mutovanou alelou. Starší dcera tedy přenašečkou není.

Mladší dcera II/3 dostala od matky fragment o délce 10 kb. Tento fragment je ve vazbě s mutovanou alelou. Tato dcera je tedy přenašečkou.

Vzhledem k tomu, že může dojít k rekombinaci mezi sledovaným genem a místem, kde hybridizuje sonda, která zviditelňuje výsledek restrikční analýzy - musíme výslednou pravděpodobnost upravit na základě vzdálenosti mezi sledovaným genem a místem, který rozpoznává sonda.

Vzdálenosti 1 cM odpovídá 1% šance rekombinace.

U dcery II/1 jsme na základě DNA analýzy usoudili, že se přenašečku nejedná. Po úpravě pravděpodobnosti však nepůjde o 0% pravděpodobnost, ale pravděpodobnost, že se jedná o přenašečku, bude činit 3%.

Stejně tak u dcery II/3 není pravděpodobnost přenašečství 100%, ale pouze 97%, neboť i zde musíme zohlednit pravděpodobnost rekombinace.

Výsledky:

U prvního schématu jde o neinformativní DNA analýzu. Na základě genealogického vyšetření je zde pravděpodobnost 50%, že každé matčino dítě bude trpět familiární hypercholesterolémií.

U druhého schématu je analýza zcela informativní pouze pro syna II/4, který je určitě přenašečem fenylketonurie. Jedinci II/2 a II/3 jsou na základě analýzy přenašeči s 50% pravděpodobností.

Ve třetím případě jde o informativní analýzu, kdy mutovaná alela pochází od matky. Dcera II/1 je přenašečkou hemofilie s 3% pravděpodobností; dcera II/3 s 97% pravděpodobností.