Хромосомные мутации (хромосомные перестройки, хромосомные аберрации)

Хромосомные мутации (аберрации) - тип мутаций, которые изменяют структуру хромосом.

Аберра́ция - отклонение от нормы; ошибки, нарушения, погрешности (лат. aberratio «уклонение, удаление, отвлечение», от лат. aberrare (лат.аb - «от» + лат. errare «блуждать, заблуждаться», «удаляться, отклоняться»)

В хромосомную мутацию вовлекается большое число (от десятков до нескольких сотен) генов, что приводит к изменению нормального диплоидного набора. Несмотря на то, что хромосомные абберации, как правило, не изменяют последовательность ДНК в специфических генах, изменение числа копий генов в геноме приводит к генетическому дисбалансу, вследствие недостатка или избытка генетического материала.

Хромосомные мутации являются причинами возникновения хромосомных болезней.

Различают две большие группы хромосомных мутаций: внутрихромосомные и межхромосомные

Внутрихромосомные мутации – это перестройки(абберации) в пределах одной хромосомы.

К ним относятся:

1.делеции (от латинского deletio – уничтожение) – утрата одного из участков хромосомы, внутреннего или терминального. Это может обусловить нарушение эмбриогенеза и формирование множественных аномалий развития (например, делеция в регионе короткого плеча 5-й хромосомы, обозначаемая как 5р-, приводит к недоразвитию гортани, порокам сердца, отставанию умственного развития. Этот симптомокомплексизвестен как синдром "кошачьего крика", поскольку у больных детей из-за аномалии гортани плач напоминает кошачье мяуканье);

2. инверсии (от латинскогоinversio – перевертывание). В результате двух точек разрывов хромосомы образовавшийся фрагмент встраивается на прежнее место после поворота на 180^о. В результате нарушается только порядок расположения генов;

3. дупликации (от латинского duplicatio – удвоение) - удвоение (или умножение) какого-либо участка хромосомы (например, трисомия по короткому плечу 9-й хромосомы обуславливает множественные пороки, включая микроцефалию, задержку физического, психического и интеллектуального развития).

Межхромосомные мутации- это перестройки,  в которые вовлекаются разные хромосомы.

1. транслокации (от латинских trans- за, через и locus- место) - обмен фрагментами между негомологичными хромосомами, т.е.этомежхромосомные мутации, или мутации перестройки.

Среди транслокаций выделяют:

1. реципрокнуютранслокацию (взаимную) - две хромосомы обмениваются своими фрагментами;

2. нереципрокнуютранслокацию - фрагмент одной хромосомы транспортируется на другую;

3. робертсоновскуютранслокацию ("центрическое" слияние) - соединение двух акроцентрических хромосом в районе их центромер с потерей коротких плеч.

 

При поперечном разрыве хроматид через центромеры "сестринские" хроматиды становятся "зеркальными" плечами двух разных хромосом, содержащих одинаковые наборы генов. Такие хромосомы называются изохромосомами.

 

Хромосомные перестройки подразделяют также на сбалансированные и несбалансированные.Сбалансированные перестройки (инверсии, реципрокные транслокации) не приводят к потере или добавлению генетического материала,  поэтому их носители, как правило, фенотипически нормальны. Но если в результате сегрегации перестроенных хромосом в мейозе образуются  несбалансированные гаметы, это  повлечет за собой возникновение потомства с хромосомными аномалиями.

Сегрегация хромосом (от лат. segregatio – отделение) - процесс продольного расщепления хромосом на хроматиды (дочерние хромосомы) при делении клеток  с последующим их расхождением к разным полюсам.

Несбалансированные перестройки (делеции и дупликации) меняют дозовое соотношение генов, и, как правило, их носительство сопряжено с существенными отклонениями от нормы.

 

Хромосомные перестройки играют большую роль в эволюционном процессе и видообразовании, в нарушении фертильности, в онкологических и наследственных заболеваниях человека.

Геномные мутации

Геномные мутации – мутации, связанные с изменением количества хромосом.

К геномным мутациям относятся анеуплоидии и полиплоидии (изменения плоидности структурно неизмененных хромосом). Геномные мутации выявляются цитогенетическими методами.

Анеуплоидия – изменение числа хромосом в диплоидном наборе, некратное гаплоидному. Например: уменьшение - 2n-1 –моносомия; увеличение - 2n+1- трисомия и т.д.

Анеуплоидия свойственна всем животным и растениям. У человека ряд наследственных заболеваний связан именно с анеуплоидией.

Полиплоидия – увеличение числа наборов хромосом, кратное гаплоидному.

Т.е. вместо 2n хромосомного набора возникает набор 3n, 4n, 5n и т.д. Возникновение полиплоидии связанно с нарушением механизма деления клеток. В частности, нерасхождение гомологичных хромосом во время первого деления мейоза приводит к появлению гамет с 2n набором хромосом.Полиплоидия широко распространена у растений и значительно реже у животных (аскарид, шелкопряда, некоторых земноводных). Полиплоидные организмы, как правило, характеризуются более крупными размерами, усиленным синтезом органических веществ, что делает их особенно ценными для селекционных работ.