Хромосомные абберации (делеции, инверсии, дупликации, транслокации)

Хромосомные аберрации (хромосомные мутации, хромосомные перестройки) — тип мутаций, которые изменяют структуру хромосом. Классифицируют делеции (утрата участка хромосомы), инверсии (изменение порядка генов участка хромосомы на обратный),дупликации (повторение участка хромосомы), транслокации (перенос участка хромосомы на другую), а также дицентрические и кольцевые хромосомы. Известны также изохромосомы, несущие два одинаковых плеча. Если перестройка изменяет структуру одной хромосомы, то такую перестройку называют внутрихромосомной (инверсии, делеции, дупликации, кольцевые хромосомы), если же двух разных, то межхромосомной (дупликации, транслокации, дицентрические хромосомы). Хромосомные перестройки подразделяют также на сбалансированные и несбалансированные. Сбалансированные перестройки (инверсии, реципрокные транслокации) не приводят к потере или добавлению генетического материала при формировании, поэтому их носители, как правило, фенотипически нормальны. Несбалансированные перестройки (делеции и дупликации) меняют дозовое соотношение генов, и, как правило, их носительство сопряжено с клиническими отклонениями от нормы.

Делеции (от лат. deletio — уничтожение) — хромосомные перестройки, при которых происходит потеря участка хромосомы. Делеция может быть следствием разрыва хромосомы или результатом неравного кроссинговера. По положению утерянного участка хромосомы делеции классифицируют на внутренние (интерстициальные) и концевые (терминальные).

Типы делеций

В зависимости от локализации утерянного участка хромосомы делеции классифицируют на:

§ интерстициальные — отсутствует внутренний участок, не затрагивающий теломеру;

§ концевые — отсутствует теломерный район и прилежащий к нему участок. Истинность таких мутаций в свете уникальной функции теломер поставлена под сомнение. В частности, до сих пор не ясно, действительно ли терминальные (концевые) нехватки, зафиксированные у множества пациентов с наследственными синдромами (например, кошачьего крика (5р14), Вольфа-Хиршхорна (4р16) и др.) образовались в результате одного разрыва.

Влияние на жизнеспособность

Делеция гена, отвечающего за белок CCR5-δ32, приводит к невосприимчивости её носителя к ВИЧ. Предполагается, что эта мутация возникла примерно две с половиной тысячи лет назад и со временем распространилась по Европе.

Сейчас к ВИЧ устойчиво в среднем 10 % европейцев, однако в Скандинавии эта доля достигает 14-15 %. Среди финнов и русских доля устойчивых людей еще выше — 16 %, а в Сардинии — всего 4 %.

Учёные Ливерпульского университета объясняют такую неравномерность тем, что мутация CCR5 увеличивает сопротивляемость к бубоной чуме («чёрной смерти»). Поэтому после эпидемий 1347 года (а в Скандинавии ещё и 1711 года) доля этого генотипа выросла.

По исследованиям учёных медицинского центра при Колумбийском университете делеция 22q11 нарушает связь между гиппокампом и префронтальной корой головного мозга и в 30 % случаев приводит к развитию шизофрении.

Американские ученые экспериментально доказали, что хромосомные инверсии способствуют симпатрическому видообразованию. Они подавляют рекомбинацию набора генов с полезными мутациями, потому варианты с инверсией получают преимущество и быстро распространяются в подходящих местообитаниях. Материалом для доказательства послужили популяции губастика крапчатого, которые, получив инверсию, захватившую гены сроков цветения, разделились сообразно местным климатическим условиям.

У потомства носителей реципрокной транслокации, о которых будет сказано дальше, может возникнуть дупликация части хромосомного материала, вовлеченного в транслокацию. Микродупликации могут также быть результатом неравного кроссинговера в гомологичных хромосомах при их неправильном спаривании в мейозе I.

Обычно дупликации не приводят к появлению столь выраженных аномалий развития, как делеции.

Транслокациями называют перенос генетического материала с одной хромосомы на другую. Если разрывы возникают одновременно в двух хромосомах и последние обмениваются образовавшимися свободными сегментами, то такие транслокации называют реципрокными.

В этом случае кариотип остается представленным 46 хромосомами, а транслокация может быть выявлена только при детальном анализе дифференциально окрашенных хромосом. Реципрок-ные транслокации обычно не сопровождаются фенотипическими проявлениями.

По-видимому, чаще всего в реципрокную транслокацию вовлекаются длинные плечи хромосом 11 и 22. Реципрокные транслокации приводят к образованию несбалансированных гамет, когда они проходят мейоз. В этом случае хромосомы, вовлеченные в транслокацию, не могут нормально конъюгировать и образовывать биваленты.

Вместо этого они на стадии пахитены образуют сложную фигуру, которую называют похищенным квадривалентом, в котором обеспечивается гомологичная конъюгация транслоцированных хромосом.

Хромосомы из такого квадривалента в мейозе I могут расходиться по-разному. Обычно реализуются следующие две возможности: в одну гамету попадают две нормальные, а в другую — две транслоцированные (такой тип расхождения называется альтернативным) хромосомы и в обе гаметы попадают одна нормальная и одна транслоцированная хромосома (совместное расхождение 1).

Во втором случае возможны две комбинации из нормальной и транслоцированных хромосом. Теоретически все 4 типа расхождения должны реализоваться с равной вероятностью. При альтернативном типе расхождения образуются сбалансированные гаметы, а при совместном расхождении 1 — несбалансированные гаметы вследствие частичной трисомии или моносо-мии. В действительности, однако, несбалансированные зиготы появляются значительно реже ожидаемых 50 % случаев и для этого существует множество причин.

Кроме описанных выше типов расхождения транслоцированных хромосом из квадривалента, возможны также более редкие типы расхождений. Хромосомы с гомологичными центромерами могут попадать в одну гамету (совместное расхождение 2) или в одну гамету попадают три хромосомы, а во вторую — только одна (расхождение 3:1).

.

Дата добавления: 2015-04-24