Транслокации в генетике происходят, когда хромосомы ломаются и их фрагменты присоединяются к другим хромосомам. Такое смешение генетического материала приводит к важным результатам. В получившихся в результате хромосомах не хватает какой-то генетической информации, а какая-то часть содержится в избытке. Многие важные клинические состояния, такие как синдром Дауна и хронический миелогенный лейкоз, являются результатом транслокационных мутаций.
Что такое транслокационная мутация?
Изменение структуры и содержания хромосом, вызванное транслокацией, является транслокационной мутацией. Многие гены могут быть перенесены между хромосомами. Такие транслокационные мутации могут вызывать нарушения роста, развития и функционирования клеток и систем организма.
Ядра клеток человека содержат 23 пары хромосом. Двадцать две из них парные (называемые аутосомами) и пронумерованы от 1 до 22. Последняя пара - это половые хромосомы (X и Y). Каждая хромосома имеет два рукава, называемые p и q. Эти два рукава соединяются в структуре, называемой центромерой.
Мутация хромосом при транслокации может быть двух типов - реципрокная и Робертсоновская. При реципрокной транслокации две разные хромосомы обмениваются фрагментами друг с другом. При робертсоновской транслокации целая хромосома присоединяется к другой в районе центромеры.
Пока генетический материал в клетке не увеличивается и не уменьшается, транслокации называются сбалансированными. Когда генетический материал теряется или увеличивается, это несбалансированная транслокация.
Изменения в структуре хромосомы
Изменения в структуре хромосомы влияют на многие гены и нарушают синтез белка в клетке. Нарушение синтеза белка может повлиять на структуру и функции клеток и тканей. Помимо транслокаций, изменениями в структуре хромосом являются:
Делеции. Это происходит, когда хромосома разрывается и часть ее генетического материала теряется. Делеции могут быть маленькими или большими и могут затрагивать от нескольких до сотен генов. Примером делеции является синдром делеции 22q11.2, который вызывает дефекты сердца, рта, горла, мозга, почек и других органов у больных детей.
Дупликации. Это происходит при аномальном копировании части или всего генетического материала хромосомы. В клетке появляются дополнительные копии генетического материала из скопированного сегмента.
Инверсии. Это происходит, когда хромосома разрывается в двух местах. Сломанный фрагмент разворачивается и присоединяется к хромосоме. Часть генетической информации может быть потеряна. Инверсии могут затрагивать центромеру.
Изохромосомы. Эти хромосомы имеют два одинаковых плеча. Вместо обычных одного p и одного q плеча, изохромосомы имеют два p или два q плеча. Они не имеют генетического материала с недостающего плеча и имеют вдвое больше материала с дополнительного плеча.
Дицентрические хромосомы. Эти хромосомы имеют два центромера. Они образуются в результате слияния двух хромосом, каждая из которых имеет по центромере. Дицентрические хромосомы нестабильны и часто теряют часть генетического материала.
Кольцевые хромосомы. Они образуются, когда концы хромосомы отрываются. Затем концы соединяются, образуя кольцевую структуру. Часть генетического материала теряется, а центромера может присутствовать или отсутствовать в кольце.
Когда важны транслокации?
В человеческом организме миллионы клеток. Изменения в структуре хромосом в каждой отдельной клетке, вероятно, не имеют никакого значения. Эта одна клетка не будет функционировать хорошо и может вскоре умереть. Транслокации важны, когда они происходят в большой популяции клеток.
Транслокационные мутации наиболее опасны, когда они происходят в сперматозоиде, яйцеклетке или зиготе. В это время существует только одна копия каждой хромосомы. Любая потеря или добавление генетического материала к хромосоме может привести к катастрофе. Одна клетка размножается в миллионы клеток, образуя ткани и органы человека. Транслокация и ее изменения в генетической информации затронут каждую клетку. Иногда транслокация происходит позже, после зачатия. В этом случае будет две популяции клеток: одна с нормальными хромосомами, а другая - с транслокацией. Это называется мозаицизмом.
Пример транслокационной мутации
Транслокационные мутации могут быть несущественными для человека, у которого они есть. Например, у человека может быть сбалансированная транслокация между хромосомами 7 и 21. Рукава q каждой хромосомы поменялись местами. Но у этого человека есть весь генетический материал, необходимый для нормального синтеза и функционирования белка. У них вообще нет проблем со здоровьем, потому что транслокация хромосом сбалансирована.
Для размножения образуются сперматозоиды и яйцеклетки, и каждая пара хромосом делится на части. Сперматозоиды и яйцеклетки имеют только одну копию каждой хромосомы. Эти репродуктивные клетки могут иметь хромосому 7 с прикрепленной 21q. Этот сперматозоид или яйцеклетка также имеет нормальную хромосому 21. Когда он соединяется с противоположной репродуктивной клеткой, образуя зиготу, в клетке будет три 21q. Ребенок родится с тремя копиями q-плеча хромосомы 21 и будет иметь проявления трисомии 21 (синдром Дауна).
Заболевание, вызванное транслокационной мутацией
Синдром Дауна. Обычно это заболевание вызывается нерасщеплением хромосом. Сперматозоид или яйцеклетка имеют две полные хромосомы 21, а зигота в итоге имеет три хромосомы (трисомия 21). Но в небольшом проценте случаев причиной является хромосомная транслокация, чаще всего между хромосомами 14 и 21. У ребенка есть две полные хромосомы 21 и 21q, прикрепленная к хромосоме 14. Рука q хромосомы 21, по-видимому, несет генетический материал, который вызывает проявления синдрома Дауна. У таких детей наблюдаются серьезные аномалии сердца, кишечника и позвоночника. Позже у этих детей возникают гипотиреоз, диабет, проблемы со зрением и слухом, а также различная умственная отсталость.
Хронический миелогенный лейкоз (ХМЛ). Этот рак крови связан с хромосомной транслокацией между хромосомами 9 и 22. Часть хромосомы 9 присоединяется к хромосоме 22. Измененная хромосома 22 называется филадельфийской хромосомой. Это хромосомное нарушение вызывает образование тирозинкиназы, которая помогает раковым клеткам расти. Филадельфийская хромосома также иногда встречается при остром лимфоцитарном лейкозе.
Лимфома и острый миелоидный лейкоз (ОМЛ). Хромосомная транслокация между хромосомами 8 и 11 может вызвать миелопролиферативные заболевания, которые приводят к острому миелоидному лейкозу. Она также вызывает лимфому.
Факты о мутации хромосомной транслокации
Некоторые факты о хромосомных транслокациях:
Хромосомные транслокации могут быть катастрофическими или безвредными. Если у вас сбалансированная транслокация, вы можете быть здоровы на протяжении всей жизни. Проблемы возникают только при размножении.
Хромосомные транслокации могут быть унаследованы от родителей или возникнуть заново во время зачатия.
Лекарства от хромосомных транслокаций не существует. Они обычно присутствуют в каждой клетке вашего тела и остаются на всю жизнь.
Транслокации не заразны. Вы можете без опасений общаться в обществе и вступать в сексуальные контакты. Вы также можете сдавать кровь.
