Хромосомные мутации

Хромосомные мутации могут быть связаны с изменением числа хромосом или изменением структуры хромосом.

Мутации, связанные с изменеием числа хромосом делятся на две группы:

1. Изменеия, касающиеся всего хромосомного набора в целом.

К этой группе относятся полиплоидии, при которых число наборов негомологичных хромосом в кариотипе отличается от двух (3n, 4n и т.д.). Причиной возникновения полиплоидий является нарушение митотического цикла, при котором удвоение хромосом происходит без последующего деления ядра и клетки. Такие мутации чаще всего приводят к гибели плода на ранних стадиях эмбриогенеза. Очень редко наблюдается рождение детей с триплоидией. В этих случаях наряду с триплоидными в организме присутствуют и диплоидные клетки (мозаики). У детей с триплоидией наблюдаются множественные пороки развития, они погибают в первые дни жизни.

2. Изменение числа отдельных хромосом (анеуплоидии).

К этой группе относятся:

· Моносомии. При моносомии утрачивается одна хромосома из пары (2n-1);

· Полисомии. При полисомии к кариотипу добавляется одна или несколько хромосом набора. Частным случаем полисомии является трисомия (2n+1), когда вместо двух гомологов их становится три;

· Нуллисомия. При нуллисомии отсутствуют оба гомолога какой-либо пары хромосом.

К мутациям, связанным с изменением структуры хромосом (хромосомным аберрациям) относятся:

· Делеции – утрата какого-либо участка хромосомы. Различают концевые и интерстициальные делеции. Концевые делеции (дефишенси) заключаются в потере теломерных районов и прилежащих к ним районов хромосом. При интерстициальных делециях происходит потеря внутреннего участка хромосомы.

· Дупликации – перестройки, приводящие к удвоению определенного участка хромосомы. Обычно дупликациям предшествуют делеции в идентичных участках хромосом, либо они являются результатом неравного кроссинговера.

^· Инверсии – переворот участка хромосомы на 180^о. Различают перицентрические и парацентрические инверсии. Перицентрические инверсии захватывают центромеру. Парацентрические инверсии захватывают участок плеча без центромеры. Инверсии нарушают порядок расположения генов в хромосоме.

^· Транслокации – перемещение участка хромосомы в другое место внутри хромосомы, на другую хромосому или обмен участками между хромосомами. Различают реципрокные и нереципрокные транслокации.

При реципрокных транслокациях две хромосомы обмениваются участками, при нереципрокных участок одной хромосомы переносится на другую хромосому. В особый тип выделяют Робертсоновские транслокации (названы в честь У. Р. Робертсона, исследовавшего механизм слияния хромосом). Робертсоновские транслокации происходят между акроцентрическими хромосомами. Акроцентрические хромосомы могут терять спутники и соединяться между собой с образованием одной хромосомы, несущей генетический материал двух хромосом.

· Изохромосомы. При нарушении митоза иногда может происходить разделение центромеры не вдоль, а поперек. При этом образуются две хромосомы, одна из которых состоит из двух коротких плеч, а другая – из двух длинных плеч.

· Кольцевые хромосомы. При потере теломерных участков хромосомы замыкаются в кольцо, что препятствует разрушению хромосомы.

Различают методы полного кариотипирования и экспресс-методы.

При полном кариотипировании определяется общее число хромосом и наличие или отсутствие хромосомных аббераций. Для общего подсчета числа хромосом достаточно простой (рутинной) окраски, для выявления хромосомных аббераций применяют и распределения хромосом по парам применяют дифференциальное окрашивание. Дифференциальное окрашивание приводит к появлению линейного рисунка по длине хромосомы (темные и светлые полосы). Каждая хромосома имеет характерный только для нее набор полос.

При помощи экспресс-методов можно быстро определить генетический пол человека (число и соотношение половых хромосом). Обычно для этой процедуры берут соскоб с обратной стороны щеки, помещают материал на предметное стекло и окрашивают. Для определения количества Х-хромосом подсчитывают количество телец Барра. Тельца Барра представляют собой глыбки хроматина под ядерной мембраной клеток. Они образуются при инактивации всех Х-хромосом, кроме одной. У женщины активна только одна Х-хромосома, а вторая инактивирована и представляет собой тельце Барра. Обе Х-хромосомы одновременно работают только на ранних этапах эмбриогенеза. У мужчин только одна Х-хромосома и телец Барра под мембранами клеток не обнаруживается. Таким образом, у нормальной женщины в большинстве клеток обнаруживается 1 тельце Барра, а у нормального мужчины телец Барра не обнаруживается.

Если при мужском фенотипе в большинстве клеток обнаруживается одно телеце Барра, то число Х-хромосом равно двум (число телец Барра + 1), а мужской фенотип говорит о наличии У-хромосомы. В данном случае диагностируется синдром Клайнфельтера (47,ХХУ).

Если при женском фенотипе в ядрах клеток не обнаруживается телец Барра, то в кариотипе присутствует только одна Х-хромосома и диагностируется синдром Тернера (45,ХО).

При наличии двух телец Барра в ядрах большинства клеток (фенотип женский) диагностируется синдром трисомии Х (47,ХХХ).

С помощью специальных методов окрашивания можно определить количество У-хромосом.

Таким образом, к возможностям цитогенетического метода относится:

1. Изучение нормального кариотипа человека.

2. Выявление хромосомных мутаций.

3. Определение генетического пола человека.