Структурные аномалии хромосом: несбалансированные перестройки, делеции, дупликации

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 21.12.2024

Структурные перестройки происходят вследствие разрывов хромосом с последующим соединением в аномальной комбинации. Хотя перестройки могут происходить многими способами, все вместе они бывают реже, чем анеуплоидий; в целом структурные аномалии присутствуют примерно у 1 из 375 новорожденных.

Хромосомные перестройки происходят спонтанно с низкой частотой, а также могут быть вызываны повреждающими агентами (кластогенами), например ионизирующим излучением, некоторыми вирусными инфекциями, многими химическими веществами. Подобно аномалиям числа хромосом, структурные перестройки могут присутствовать или во всех клетках человека, или в мозаичной форме.

Структурные перестройки определяют как сбалансированные, если хромосомный набор имеет нормальный состав хромосомного материала, или несбалансированные, если отмечен дополнительный или отсутствующий материал. Некоторые перестройки стабильны и способны проходить через митотические и мейотические деления клетки неизменными, другие — неустойчивы. Чтобы быть стабильной, перестроенная хромосома должна иметь функциональную центромеру и две теломе-ры.

Несбалансированные перестройки хромосом

При несбалансированных перестройках фенотип бывает аномальным из-за делеции или дупликации, а в некоторых случаях из-за их сочетания. Дупликация части хромосомы приводит к частичной трисомии; делеция — к частичной моносомии. Любое изменение, нарушающее нормальный баланс функциональных генов, может заканчиваться аномальными проявлениями.

Большие делеции или дупликации, включающие несколько миллионов пар оснований, могут быть обнаружены при обычном хромосомном исследовании, в том числе при кариотипировании с высоким разрешением. Для обнаружения малых делеции или дупликаций обычно показаны более сложные анализы, включая FISH или микрочиповый анализ.

Важный класс несбалансированных перестроек — субмикроскопические изменения области теломеры у пациентов с идиопатической умственной отсталостью. У нескольких процентов таких пациентов обнаружены небольшие делеции, дупликации и транслокации. Прицельный цитогенетический или геномный анализ теломерных и субтеломерных участков методами FISH или CGH-матриц может помочь в выяснении причин необъяснимой умственной задержки с целью генетического консультирования.

Делеции хромосом

Делеция — потеря сегмента хромосомы, приводящая к хромосомному дисбалансу. Носитель хромосомной делеции (с одним нормальным гомологом и одним делетированным) моногамен по генетической информации в соответствующем сегменте нормального гомолога.

Клинические последствия обычно отражают гаплонедостаточность (буквально — невозможность единственной копии генетического материала нормально выполнять функции, выполняемые двумя копиями) и зависят от размера удаленного сегмента, количества и функций содержащихся в нем генов. Цитогенетически видимые аутосомные делеции наблюдают с частотой приблизительно 1 на 7000 живых новорожденных. Малые, субмикроскопические делеции, обнаруживаемые микроматричным (биочиповым) анализом, более часты, но, как упоминалось раньше, клиническое значение большинства таких вариантов пока еще не полностью определено.

Делеция может находиться в конце хромосомы (терминальная) или внутри хромосомного плеча (интерстициальная). Делеции могут быть следствием простого разрыва хромосомы с последующей утратой ацентрического сегмента. Кроме того, в некоторых случаях к делециям может приводить неравный кроссинговер между гомологичными хромосомами или хроматидами.

Делеции также могут порождаться аномальным расхождением сбалансированной транслокации или инверсии, как показано ниже. При обследовании пациентов с дисморфиями и при пренатальной диагностике выявлено множество делеций. Знание функций генов, входящих в делетированные сегменты, и их влияние на фенотипические последствия существенно выросли в ходе реализации проекта «Геном человека».

Методы окрашивания высокого разрешения и FISH могут выявлять малые делеции, невидимые на обычных метафазных пластинках. Если цитогенетическая окраска высокого разрешения позволяет идентифицировать делецию размерами не менее нескольких миллионов пар оснований, то делеций, не обнаруживаемые кариотипическим методом, и неопределенные делеций с фенотипическими последствиями стандартно обнаруживают методами FISH и биочиповым анализом с использованием зондов, специфичных для интересующей области.

Дупликации хромосом

Дупликации, подобно делециям, могут происходить из-за неравного кроссинговера или ошибок расхождения хромосом в мейозе у носителей транслокаций или инверсий. В общих чертах дупликации оказываются менее вредными, чем делеций. Тем не менее, поскольку дупликация в гамете приводит к хромосомному дисбалансу (т.е. к частичной трисомии) и поскольку хромосомные разрывы могут нарушать гены, дупликации часто приводят к различным фенотипическим аномалиям.

Хотя описано много дупликаций, достаточно изучены только некоторые из них. Тем не менее с дупликациями конкретных регионов хромосом связаны определенные фенотипы. Например, дупликация всего или части короткого плеча хромосомы 12р ведет к развитию синдрома Паллистера-Киллиана, при котором у пациентов отмечают характерные краниофациальные черты, умственную задержку и целый спектр других врожденных дефектов, вероятно, обусловленный трисомией или тетрасомиеи конкретного гена, расположенного в дуплицированной области.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

-