Хромосомные перестройки

Через определение пола мы с вами подошли к теме хромосомных аномалий и рассмотрели такие из них, которые связаны с изменением количества хромосом. Но хромосомы могут изменяться не только в числе, но и в структуре. В таких случаях говорят о хромосомных мутациях, но чаще – о хромосомных перестройках. Хромосомные перестройки связаны с разрывами хромосом и их воссоединением. Вообще-то молекула ДНК одной хромосомы разрывается достаточно часто – к примеру, во время рекомбинации, иногда при репликации или переупаковке ДНК, когда нужно снять сверхспирализацию, но эти разрывы быстро сшиваются заново. Хромосомные перестройки возникают тогда, когда возникает более одного разрыва, а сшиваются они не так, как положено. Во время рекомбинации также возникает два разрыва, которые затем сшиваются крест-накрест, но они возникают и сшиваются в строго соответствующих друг другу точках двух гомологов. А вот если они сошьются в «незаконных точках», то это будет уже хромосомной перестройкой. Вариантов хромосомных перестроек существует множество, но все их можно свести к четырем основным типам:

делеции – два разрыва одной хромосомы сшиваются так, что участок между ними теряется. При этом хромосома лишается некоторой своей части. Можно было бы предположить, что могут существовать делеции и тогда, когда хромосома просто оборвана с одного своего конца. Однако при таких обрывах теряется теломера, которая совершенно необходима для контакта концов хромосомы с ядерной оболочкой и правильного поведения хромосом в мейозе, поэтому такая хромосома, лишенная теломеры, просто теряется;

дупликации – удвоения некоторого участка хромосомы. Такое бывает, к примеру, когда дуплицированный участок «позаимствован» у второго гомолога за счет неправильной рекомбинации в профазе мейоза. Особенно часто такое случается с повторенными друг за другом участками хромосом (тандемными повторами);

инверсии – два разрыва одной хромосомы сшиваются так, что участок хромосомы между ними оказывается перевернутым;

транслокации – два разрыва, произошедших на двух негомологичных хромосомах сшиваются так, что хромосомы оказываются обменявшимися своими участками.

Можно выделить также транспозиции – вырезание участка хромосомы и встраивание его в другое место той же или другой хромосомы, но это можно рассматривать как сочетание делеции с дупликацией или двух транслокаций.

Влияние хромосомных перестроек на организм может быть разным. Крупные делеции приводят к потере важных генов и потому летальны как минимум в гомозиготе. Дупликации приводят к увеличению копийности генов, находящихся в дуплицированном участке, что может негативно сказаться на слаженной работе генома, т. е. привести к генному дисбалансу. Крупные делеции также приводят к генному дисбалансу, даже находясь в гетерозиготе. Инверсии никак не влияют на организм, если, конечно, один или оба разрыва не пришлись на важные гены, что случается редко, а произошли в межгенных промежутках (которые обычно весьма обширны).

Однако крупные инверсии, крупные дупликации и почти все транслокации, находясь в гетерозиготе с хромосомами ненарушенной структуры, приводят к нарушениям правильного расхождения хромосом в мейозе, поскольку спаривание их гомологичных участков в профазе приводит к различным проблемам топологического характера. Гомологичные участки хромосом спариваются в любом случае, но при этом у гетерозигот по инверсиям образуются кольца, а у гетерозигот по транслокациям – кресты, вовлекающие две пары гомологов. Мы не будем вдаваться в подробности, при желании вы можете сами поупражняться в топологии и посмотреть, что происходит при спаривании хромосом при разных ситуациях. Все эти аномальные биваленты нарушают правильное расхождение гомологов и могут приводить к нерасхождению хромосом или их дальнейшим разрывам. При этом часть гамет будет получать ущербные копии гаплоидного генома, а часть – избыточные копии. В обоих случаях образуются неполноценные гаметы. Поэтому хромосомные перестройки могут не влиять на жизнедеятельность своего носителя, но создавать проблемы при его размножении.

К примеру, у человека транслокационный обмен 21-й хромосомы с одной из крупных хромосом резко повышает частоту возникновения синдрома Дауна, так как большая хромосома «прихватывает с собой» связанную теперь с ней 21-ю.

Дата добавления: 2014-11-16