做基因检查前,先学点儿基因突变

文摘   2025-01-14 10:41   美国  

这是以前的一片旧文,被某家长挖了出来,椰菜君发现长篇留言一条,深觉原文倒也罢了,这条留言是一定要让更多读者看见的,因此稍加整理,以为今天的KPI。


家长留言:


2019,4月,我小心试问评估诊断自闭会不会和某些疾病弄混(西瓜冬瓜看着差不多,不是一个玩意),要不要进一步检测,比如基因检查?但我的疑虑被专家拍死,觉得浪费金钱和时间做无用功,基因问题万万分之一几率而且有问题基因也解决不了,还是回到原点。


因为不懂,所以也不坚持,本来我就是瞎猜的。从此消停,训练一年多,20万没了。孩子没有变化(2岁训练,小月龄优势没看到,丹佛上了,密集度也按要求的,怕自己家庭干预做的不好,除了花钱家培生活中不起反作用,其他家庭干预时间交给私教),比人家花钱多,折腾四个地方,一起受训孩子都是七分的中度自闭,貌似基础一样(都是套路,根本不一样),人家几个月去幼儿园的走了,该升班的升班了,我差点逼疯自己,这是为啥啊?我不用心吗?差哪啊?是,锅只能自己背,“还是想想自己问题,你们家长还是配合的不好,人家进步你不进步。”(我家培是你们培的,那是你们教的不对吗?我家庭干预专业老师做的,专业人也干不明白?)


怪自己认识叫兽太晚,没在之前得到这种科普。一年多,耽误时间,浪费了金钱,还没有方向,也庆幸自己困兽一样泡在网上寻找出路时,一路失望一路坚持,大海捞针,从知乎一路追过来。我终于不那么迷茫了,下一步我要做这个基因检测,做了:极大可能也没啥结果,浪费钱;不做:钱省了,稀里糊涂砸没用地方,走的辛苦不说,基因问题错过窗口,那才追悔莫及。


之前不懂,现在知道这才是具有意义的检测。希望您多做科普,毕竟我们不学生物化学遗传药品等等普通的家长,想避雷,真的太难。那么多的费用,对普通家庭的消耗等于以命换命。希望叫兽一直坚持坚守,让更多人受益。


原文:


有位做过基因检测的家长,谦虚好学,不耻下问,垂询椰菜君曰:为什么基因突变里面,移码突变最为严重?

这个问题回答起来,那是又要复习一遍高中生物,实在不适合做公众号内容。不过鉴于本号一贯的乌鸦汤传统,提问的家长又是美女,所以椰菜君还是借机努力码了一篇,粗浅解释基因突变,或可有助于安排基因检测,不过详情还需咨询遗传科医生


首先,从广义的基因突变上说,移码这种,不能算是最严重的。


为啥呢?


宏观一点,我们所有的遗传信息,都记录在23对染色体里面,其中1~22号是常染色体,23号是性染色体:

染色体的英文叫chromosome,词头的三个字母chr,仔细读过基因检测报告的读者应该见过,比如chr15、chr22,就是代表第15号染色体、第22号染色体。


如果把人体遗传信息当作天朝历史,那它就有23史,每朝历史都有有两个副本,爹给了一个,娘给了一个。

可以想象,假如丢失了《史记》,这天朝历史还能看吗? 


假如整条常染色体丢失,那将是致死性的,胚胎必将流产,不能存活。这种基因突变,真真是最严重的。不过,由于第23号性染色体比较特殊,以至于即使只有一条X染色体,胚胎还是可以存活、出生、长大成人的,这就是特纳氏综合征。


染色体少一条固然活不成,但多一条染色体也是不行的,虽不致死,却遗患深远。最常见的就是唐氏综合征,第21号常染色体多了一条,因此也叫21三体综合征。

当然,又由于第23号性染色体的特殊性,多一条X染色体,甚至多2条,或者多一条、两条Y染色体,胚胎不仅可以存活、出生、长大成人,甚至有完全没有什么外在症状的,比如大多数克氏综合征(XXY)患者,是在检查妻子不孕原因的时候才发现的。 


因此,比赛严重性,染色体数目异常,在基因突变主席团会议上必须第一排就坐。

23对染色体都齐整了,是不是就没事呢?这时候又可能出现染色体结构异常的突变,大致有这么几种:


某条染色体缺了一块,好比《史记》烧去了一半,这就丢失了一大批的基因,里面想要有点儿不重要的,那简直是不可能的事情。比如一条22号染色体丢失了第13.3区,其它基因倒也罢了,但里面的SHANK3基因,可是要紧的,必须爹的娘的两条都在才行,少了一条就会就导致Phelan-McDermid综合征。

某条染色体缺一块固然不行,多一块也可能出问题。还以前面这个22号染色体为例,第13.3区要是被重复了一次,SHANK3 太多,同样会导致智力障碍、自闭行为等症状:

除了后果严重的缺失和重复之外,染色体还可能出现其它情况,比如某染色体的某一段,竟然跑到另一条染色体里面去了:

甚至和另一条染色体你中有我,我中有你:

像这样的情况,就如《史记》出现装订错误,前后颠倒,或者一部分给混到《明史》里面去了,阅读有所不便,但内容还是完整的,不会影响掌握历史,所以一般没有什么危害。但是,在生育下一代的时候,就可能出问题。


还是以SHANK3基因为例。比如某人的两条22号染色体,姑且叫做22爹、22妈,其中22爹的末端——其中含有SHANK3基因,跑到比如说32号染色体的末端去了,那么对这个人而言,SHANK3基因只是换了个位置,还在继续工作,所以没有任何问题。但是在生成精子/卵子知道时候,要进行减数分裂,单个精子/卵子里面,要么是有22爹,要么是有22妈。假如是含22爹的精子竞争上岗成功,那么这个胚胎的22号染色体就缺了一条SHANK3基因,就会患病。


由此看来,染色体结构异常这种突变,危害也是相当大的。

以上是从染色体这个宏观层面看基因突变,从微观角度,也就是构成染色体的DNA链发生的点突变看,移码这种突变,才能算是最严重的。


每条染色体其实类似一个蚕茧,是一根极长极长的DNA链和一堆的蛋白质绕在一起形成的。如果把DNA链捋直了,是这个样子:

我们也知道,组成DNA链的4种碱基——A,T,G,C,就像英语的26个字母一样,它们的排列顺序,记载了遗传信息。上面这段DNA,写下来就是TCATGACT。我们大致可以认为,一段DNA,如果是用来指导某种蛋白质如何合成的话,那就是一个基因。


既然是指导关系,DNA的碱基有4种,而组成蛋白质的氨基酸有20种,显然这里必须有一个对应关系——DNA密码子。简单说,就是任意3个碱基对应着一种氨基酸。比如TCA对应丝氨酸,TTA对应亮氨酸等。这个密码子的码,就是移码突变


做一个简单排列组合就知道,4种碱基拿出3种,会有64种可能,但氨基酸只有20种,所以有些不同的密码子对应的是同一个氨基酸。比如除了TTA外,TTG、CTT、CTC、CTA、CTG,都对应亮氨酸。事实上,64种密码子中,61种分别对应着某种氨基酸,剩下的三种TAA、TGA、TAG,代表的意思是“终止”,叫做终止密码子


粗略地讲,所有基因都以ATG这个密码子开始,都以一个终止密码子结束。由于ATG对应的是甲硫氨酸,所以任何一个蛋白质的第一个氨基酸都是甲硫氨酸。


有了这些背景知识,我们现在以下面一个虚拟基因来看一下DNA链的点突变——某一个或几个碱基或被更换为另外的碱基,或丢失了,或中间被插进来一个或几个碱基——会带来什么结果。


虚拟基因:

ATGGGGATGGAGGTACTAGATGACTGCAGGGACTAG


由于密码子是每3个碱基一个,所以可以分开一下,容易认:


ATG GGG ATG GAG GTA CTA GAT GAC TGC AGG GAC TAG


正好分完。


再列出对应的氨基酸,总共11个:


假如DNA出现突变,第二个密码子“GGG”变成了“GGA”,会怎么样呢?


查密码子表知道,GGA对应的还是甘氨酸,显然这种突变毫无危害,无需担心受怕。 


要是这个“GGG”突变成了“GCG”,会怎么样呢?


查密码子表知道,GCG对应的不是甘氨酸了,而是丙氨酸了。这种突变的后果,需要具体情况具体分析。假如甘氨酸被更换成丙氨酸后,蛋白质的功能没什么变化,或者变化不大,那就没有什么危害。但要是对蛋白质功能影响很大,比如这个甘氨酸是用来催化什么关键生化反应的,突变成丙氨酸后失去部分甚至失去全部催化活性,那可能就大事不好了。 


要是这个“GGG”少了一个“G”,会怎么样呢?


重新断句后会变成这样,除了第一个密码子没变,后面的都变了:


ATG GGA TGG AGG TAC TAG ATG ACT GCA GGG ACT AG?


列出对应的氨基酸,画风变这样了:

由于密码子的改变,这个基因虽然仅仅少了一个碱基,对应的蛋白质却变得面目全非,从11个氨基酸变成只有5个氨基酸,除了第一个还是蛋氨酸,第二个还是甘氨酸,后面都是没见过的!亲妈都不认得它了!


这就是所谓的“移码”突变。突变点之后的基因,算是全废了。要是突变点出现在基因的尾巴上,对蛋白质危害可能还小;出现的位置越靠前,危害就越大,蛋白质基本上是全废的节奏。


因此,在微观角度的DNA链的点突变中,移码突变的后果通常是最严重的。


也有例外。显而易见,缺了1个或2个碱基,或者插入了1个或2个碱基,突变点后的密码子全部会改变;但如果是连缺了或连插入3个碱基——相当于少了或多了一个密码子,那之后的密码子就不会改变,对应蛋白质也就相当于少了或多了一个氨基酸。这种情况下,蛋白质的功能会有什么改变,也是要具体情况具体分析,可能毫无影响,也可能功力全失,不过同移码突变那种看一眼就知道玩完的惨剧相比,还是好多了。


不过请注意,上面粗略介绍的点突变,只适用于理解外显子测序,事实上非编码部分也会出现点突变,影响蛋白质的功能。比如导致脆性X的突变就是出现在非编码区,靠外显子测序是发现不了的。

了解基因突变的这些简单知识,对我们计划做基因检测将会有一些帮助。椰菜君认为,本着由宏观到微观、先排除重大隐患的原则,可先做染色体核型检查,看染色体数目有没有问题;其次可当做基因芯片检查,看染色体有没有较大的片段缺失或重复或转位;最后可做全外显子测序,看有没有基因点突变,以及有没有小片段的缺失/重复。至于脆性X检测,因为比较特殊和发病率高,可以和基因芯片同时做。另外据说现在全外显子测序技术进步神速,好像可以替代基因芯片检查。

椰菜椰
自闭症避坑指南
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