Материал: материал по ЦГ
Хромосомные мутации
Хромосомные мутации (перестройки, аберрации) – это мутации,
связанные с изменением структуры хромосом. Они не касаются количества хромосом в наборе. Структурные нарушения являются результатом одного и более разрывов в одной хромосоме (внутрихромосомные перестройки) или двух и более разрывов в разных хромосомах (межхромосомные перестройки). В любом случае происходит разрыв сахаро-фосфатных связей ДНК. Воссоединение разорванных концов осуществляется за счет ферментов репарации. Если концы хромосомных фрагментов воссоединяются как прежде, то хромосома и клетка остаются интактными.
Если происходит потеря хромосомного материала или воссоединение хромосомных фрагментов в точках разрывов других хромосом, то возникают различные структурные хромосомные перестройки.
В зависимости от воздействия на фенотип структурные перестройки делят на сбалансированные и несбалансированные. При сбалансированных перестройках нет избытка или недостатка хромосомного материала, они не приводят к развитию заболевания у носителя. Несбалансированные мутации характеризуются потерей или добавлением генетической информации, и
являются причиной заболевания.
Сбалансированные структурные перестройки:
● инверсии (inv) – поворот участка хромосомы в ее же пределах на 180
градусов, различают парацентрические (внутриплечевые, при этом меняется рисунок сегментизации) и перицентрические (межплечевые, с участием центромеры), они создают затруднения процесса конъюгации гомологичных хромосом в мейозе, в результате чего у гетерозиготных носителей инверсий происходят частые нарушения образования половых клеток;
● транслокации (t) – перестройка двух хромосом с переносом участка одной хромосомы на другую. Транслокации могут быть простыми,
возникающими в результате двух разрывов на двух разных хромосомах, и
комплексными, когда в них участвуют три и более хромосом с числом
разрывов 4 и более. Различают робертсоновские транслокации (rob),
которые образуются при слиянии двух центромер акроцентрических хромосом – центрическое слияние, в результате возникает одна метаили субметацентрическая хромосома и число хромосом в клетке уменьшается на одну; и реципрокные транслокации (t) – происходит взаимный обмен двух негомологичных хромосом;
● инсерции (ins) – вставка интерстициального фрагмента одной хромосомы в точку разрыва, расположенную в другой хромосоме. По механизму она схожа с транслокацией. Происходит при наличии трех хромосомных разрывов: один разрыв выступает в качестве принимающего участка, а два других – в роли участка-донора.
Несбалансированные структурные перестройки:
● дупликации (dup) – удвоение участка какой-либо хромосомы, если удваиваемый участок располагается последовательно, то такая дупликация называется тандемной;
● делеции (del) – утрата части хромосомного материала, может быть концевая или терминальная делеция – потеря дистального участка в результате одного разрыва, может быть интерстициальная делеция – утрата внутреннего сегмента хромосомы при наличии двух разрывов в одном плече; ● нереципрокные (несбалансированные) транслокации – участок хромосомы изменяет свое положение или включается в другую хромосому
без взаимного обмена;
● изохромосома (i) – хромосома с двумя идентичными плечами, возникает вследствие аномального деления хромосомы в области центромеры с последующей дупликацией материала короткого или длинного плеча,
возникает изохромосома по короткому или длинному плечу.
● дицентрическая хромосома (dic) – возникает вследствие воссоединения двух поврежденных хромосом, несущих центромерные районы, с
образованием одной хромосомы с двумя центромерами;
● изодицентрическая хромосома (idic) – изохромосома с двумя близко
расположенными центромерными районами;
● кольцевая хромосома (r) – возникает при утрате обоих теломерных
участков одной хромосомы с последующим воссоединением открытых
концов;
●дериватные или производные хромосомы (der) – хромосомы, возникшие
врезультате перестроек, затрагивающих две и более хромосомы или в результате множественных перестроек внутри одной хромосомы. Термин
«дериват» всегда применяется к хромосоме, имеющей интактную центромеру.
Рис.7. Структурные хромосомные перестройки.
5.3. Геномные мутации
Геномные мутации – это числовые хромосомные аномалии, связанные с нарушением численного состава хромосомного набора (кариотипа). К ним относятся полиплоидия и анеуплоидия.
Полиплоидия ((2+х) n) - изменение числа хромосом кратное гаплоидному набору, например, триплоидия (3n) и тетраплоидия (4n). В норме в соматических клетках всегда диплоидный набор хромосом – 2n (46) и в половых клетках – гаплоидный (n). У человека зародыши с полиплоидией
погибают в ранние месяцы внутриутробного развития. Описаны единичные случаи рождения детей-триплоидов с тяжелыми множественными врожденными пороками развития, несовместимыми с нормальной жизнедеятельностью. Триплоидия может возникать вследствии дигении
(оплодотворение диплоидной яйцеклетки гаплоидным сперматозоидом),
диандрии (обратный вариант) и диспермии (оплодотворение гаплоидной яйцеклетки двумя сперматозоидами).
Анеуплоидия (2n±x) – изменение числа отдельных хромосом в наборе либо в сторону уменьшения (гипоплоидия – вместо двух гомологичных хромосом присутствует одна, это моносомия по данной хромосоме – 2n – 1), либо в сторону увеличения (гиперплоидия – вместо двух гомологичных хромосом имеются их дополнительные копии, трисомия - 2n + 1 или полисомия – 2n + (> 1)).
В основе геномных мутаций, как правило, лежит нерасхождение или анафазное отставание хромосом в мейозе. В первом случае нарушается распределение хромосом по дочерним клеткам. Хромосомы, которые в норме должны разделиться остаются соединенными и вместе отходят к одному полюсу. Возможно вторичное нерасхождение – до этого в митозе,
простое (однократное) – у 1-го родителя, двойное – у обоих родителей,
последовательное – во всех делениях мейоза. Если нерасхождение происходит в двух и более последовательных делениях, то возникают тетра- и пентасомии.
Хромосомный мозаицизм (2n ± x/2n) – явление одновременного наличия в организме нескольких клеточных клонов с разным кариотипом. Мозаицизм может возникнуть на любой стадии эмбрионального развития либо в результате митотического нерасхождения хромосом, либо вследствие утраты хромосомы вследствие анафазного отставания. Мозаики с небольшим клоном аберрантных клеток могут иметь не выраженные фенотипические отклонения.
Рис.8. Схема нерасхождения хромосом в мейозе.
Контрольно-обучающие вопросы