L'intero volume del materiale genetico è contenuto in sole 46 coppie di cromosomi. E i cromosomi, come sappiamo dalla biologia, si trovano nel nucleo della cellula. Uomo sano ha un cariotipo di 23 paia di cromosomi diploidi. Cioè, 46 XX è il set di cromosomi di una donna e 46 XY è un set di cromosomi maschile. Quando un cromosoma si rompe, il principale "portatore" del codice genetico, ci sono vari tipi violazioni.
Le mutazioni non sono esclusive degli esseri umani. Piccoli cambiamenti nel materiale genetico contribuiscono alla diversità della manifestazione della natura. Con la cosiddetta traslocazione bilanciata, il cambiamento nei cromosomi avviene senza perdita di informazioni e senza inutili duplicazioni. Molto spesso ciò accade durante la meiosi (divisione cromosomica), inoltre, a volte parti dei cromosomi vengono duplicate (si verifica la duplicazione) e quindi le conseguenze sono imprevedibili. Ma considereremo solo le traslocazioni Robertsoniane, le loro caratteristiche e conseguenze.
A causa di una rottura del cromosoma vicino al centromero, si verificano cambiamenti strutturali codice genetico persona. Il divario può essere singolo e talvolta ripetuto. Un braccio del cromosoma dopo la rottura (di solito il braccio corto) è perso. Ma ci sono casi in cui il divario si verifica contemporaneamente in 2 cromosomi, le cui braccia corte sono scambiate. Succede che solo alcune parti della spalla subiscono una traslocazione. Ma braccia così corte nei cromosomi di tipo acrocentrico (in cui il centromero divide il cromosoma in braccia più lunghe e più corte) non sono mai vitali. Informazioni importanti. Inoltre, la perdita di tali elementi non è così importante, poiché questo materiale ereditario viene copiato in altri cromosomi acrocentrici.
Ma quando le braccia corte separate si fondono con le braccia corte di un altro gene e anche le braccia lunghe rimanenti vengono saldate insieme, allora tale traslocazione non è più bilanciata. Tali "riorganizzazioni" del materiale genetico sono traslocazioni Robertsoniane.
Questo tipo di traslocazione fu studiato e descritto da W. Robertson nel 1916. E l'anomalia è stata intitolata a lui. La traslocazione Robertsoniana può portare allo sviluppo del cancro, ma potrebbe non influire aspetto esteriore e la salute di chi lo indossa. Tuttavia, un bambino nella maggior parte dei casi, se uno dei genitori ha una tale traslocazione, nasce con anomalie.
Grazie al miglioramento della tecnologia e allo sviluppo della genetica come scienza, oggi è possibile scoprire in anticipo se ci sono anomalie nel cariotipo del nascituro. Ora è possibile condurre statistiche: con quale frequenza compaiono anomalie genetiche? Secondo i dati attuali, le traslocazioni robertsoniane si verificano in un neonato su mille. La diagnosi più comune è una traslocazione del cromosoma 21.
Piccole traslocazioni cromosomiche non minacciano assolutamente il portatore stesso. Ma quando viene colpito elementi importanti codice, un bambino può nascere morto o morire dopo pochi mesi, come, ad esempio, accade con la sindrome di Patau. Ma la sindrome di Patau è molto rara. Da qualche parte circa 1 su 15.000 nascite.
In natura esistono, cioè non causati da nulla. Ma ambiente apporta le proprie modifiche allo sviluppo del genoma. Diversi fattori contribuiscono all'aumento dei cambiamenti mutazionali. Questi fattori sono chiamati mutageni. Sono noti i seguenti fattori:
Molto spesso, la traslocazione si verifica a causa di effetti dannosi esposizione al corpo. Influisce sulle radiazioni ultraviolette, sui protoni e sui raggi X, nonché sui raggi gamma.
I cromosomi 13, 14, 15 e 21 subiscono la traslocazione.La traslocazione più popolare e pericolosa è la traslocazione Robertsoniana tra i cromosomi 14 e 21.
Se la meiosi produce un cromosoma in più (trisomia) in un feto con questa traslocazione, il bambino nascerà con la sindrome di Down. Lo stesso precedente è possibile se si verifica una traslocazione Robertsoniana tra i cromosomi 15 e 21.
La traslocazione Robertsoniana dei cromosomi del gruppo D colpisce solo i cromosomi acrocentrici. I cromosomi 13 e 14 sono coinvolti nelle traslocazioni nel 74% dei casi e sono detti traslocazioni sbilanciate, che sono spesso pericolose conseguenze non hanno per tutta la vita.
Tuttavia, c'è una circostanza che può accompagnare tali anomalie. La traslocazione Robertsoniana 13, 14 negli uomini può portare a una ridotta fertilità di un tale portatore maschio (cromosoma 45 XY). A causa del fatto che, a causa della perdita di entrambe le braccia corte, invece di 2 paia di cromosomi, ne rimane solo uno in più, avendo 2 lunghi, i gameti di un tale uomo non possono dare una prole vitale.
La stessa traslocazione Robertsoniana 13, 14 in una donna riduce anche la sua capacità di avere un bambino. Le mestruazioni sono presenti in queste donne, eppure ci sono stati casi in cui hanno dato alla luce bambini sani. Ma le statistiche mostrano ancora che lo è casi rari. Fondamentalmente, i loro figli non sono vitali.
Abbiamo già scoperto che alcuni cambiamenti strutturali sono abbastanza normali e non rappresentano una minaccia. Una singola traslocazione Robertsoniana è determinata solo dall'analisi. Ma la traslocazione ripetuta nella prossima generazione di cromosomi è già pericolosa.
La traslocazione Robertsoniana 15 e 21, in combinazione con altri cambiamenti strutturali, può anche essere deplorevole. Descriveremo tutte le conseguenze dei cambiamenti strutturali individuali nel cariotipo in modo più dettagliato. Ricordiamo che un cariotipo è un insieme di cromosomi inerenti a un individuo nel nucleo.
Oltre alle traslocazioni, i genetisti distinguono un'anomalia come la trisomia nel cromosoma. Trisomia significa che il cariotipo del feto ha un set triploide di uno dei cromosomi, invece delle 2 copie prescritte, a volte si verifica la trisomia a mosaico. Cioè, l'insieme triploide non è osservato in tutte le cellule del corpo.
La trisomia in combinazione con una traslocazione robertsoniana porta a conseguenze molto gravi: come la sindrome di Patau, la sindrome di Edwards e la più comune sindrome di Down. In alcuni casi, una serie di tali anomalie porta a un aborto spontaneo precoce.
Va notato che le traslocazioni che coinvolgono 21 e 22 cromosomi sono più stabili. Tali anomalie non portano alla morte, non sono semiletali, ma portano semplicemente a una deviazione nello sviluppo. Quindi, in combinazione con una traslocazione Robertsoniana nel cariotipo, quando si analizza il cariotipo fetale, questo è un chiaro "segno" della sindrome di Down, una malattia genetica.
La sindrome di Down è caratterizzata da anomalie sia fisiche che mentali. La prognosi della vita in queste persone è favorevole. Nonostante i difetti cardiaci e alcuni cambiamenti fisiologici nello scheletro, il loro corpo funziona normalmente.
Segni caratteristici della sindrome:
Le persone con questa sindrome iniziano a camminare più lentamente, a pronunciare parole. Ed è anche più difficile per loro imparare rispetto ad altri bambini della stessa età.
Tuttavia, sono in grado di svolgere un lavoro fruttuoso nella società e, con un certo supporto e un lavoro adeguato con questi bambini, socializzeranno bene in futuro.
La sindrome è meno comune della sindrome di Down, ma ci sono molti difetti di vario genere in un bambino del genere. Quasi l'80% dei bambini con questa diagnosi muore entro 1 anno di vita.
Nel 1960 Klaus Patau studiò questa anomalia e scoprì le cause del fallimento genetico, sebbene T. Bartolini descrisse la sindrome nel 1657 prima di lui. Il rischio di tali violazioni aumenta in quelle donne che partoriscono un bambino dopo 31 anni.
In questi bambini, numerosi difetti fisici sono combinati con un grave disturbo nello sviluppo psicomotorio. Caratteristica della sindrome:
Un piccolo numero di bambini sopravvissuti lo è assistenza sanitaria. E possono vivere a lungo. Ma le anomalie congenite influenzano ancora la natura della vita e la sua brevità.
La trisomia del cromosoma 18 dovuta alla traslocazione porta a Questa sindrome è meno nota. Con questa diagnosi, il bambino vive a malapena fino a sei mesi. Legge selezione naturale non consentirà lo sviluppo di una creatura con numerose deviazioni.
In generale, il numero di vari difetti nella sindrome di Edwards è di circa 150. Ci sono malformazioni dei vasi sanguigni, del cuore, organi interni. Sempre presente in questi neonati Sono possibili anomalie nella struttura delle dita. Molto spesso si manifesta un'anomalia così distintiva come la deformità del piede.
Per l'analisi, è necessario ottenere materiale: cellule fetali.
Diverse analisi. Vediamo come succede.
1. Biopsia dei villi coriali. L'analisi viene effettuata alla settimana 10. Questi villi sono una parte diretta della placenta. Questa particella materiale biologico tutto parlerà del futuro feto.
2. Amniocentesi. Con l'aiuto di un ago, vengono prelevate diverse cellule del feto e liquido amniotico. Vengono spesso presi a 16 settimane di gestazione e dopo alcune settimane la coppia può ottenere informazioni dettagliate sul benessere del bambino.
Le madri che hanno un rischio maggiore di avere un figlio con anomalie vengono inviate per tale analisi. Di solito quelle coppie che hanno:
1) ci sono stati aborti irragionevoli;
2) la coppia non ha potuto concepire un figlio per molto tempo;
3) c'erano legami strettamente correlati nel genere.
Tali giovani possono avere traslocazioni Robertsoniane di alcuni cromosomi. E quindi, devono fare in anticipo un'analisi sul loro cariotipo per sapere quali possibilità ci sono di sopportare e dare alla luce un bambino sano.
Le traslocazioni Robertsoniane, o fusioni centriche di cromosomi acrocentrici, sono uno dei tipi più comuni di anomalie cromosomiche nell'uomo. Secondo alcuni rapporti, la loro frequenza è di 1:1000 neonati. I loro portatori sono fenotipicamente normali, ma il rischio di aborti spontanei e la nascita di bambini con un cariotipo sbilanciato varia significativamente a seconda dei cromosomi coinvolti nella fusione, nonché del sesso del portatore.
Nella meiosi, il cromosoma traslocato e i suoi due omologhi normali formano un trivalente. A seconda del tipo di segregazione si formano 2 varianti di gameti geneticamente bilanciati (una con un riarrangiamento e una con un normale set di cromosomi) e 4 varianti di gameti sbilanciati (Fig. 6.4). I gameti sbilanciati nel caso della fecondazione portano o alla monosomia, che è già letale fasi iniziali, o alla trisomia, le cui manifestazioni fenotipiche dipendono dalla natura del cromosoma extra.
Analisi della frequenza vari tipi la segregazione viene effettuata, di regola, sulla base dello studio del cromosoma impostato nella prole prima o dopo la nascita. Pertanto, nell'analisi degli embrioni pre-impianto, è stato riscontrato che il prevalere sia nell'oogenesi che nella spermatogenesi (70 e
Riso. 6.4. Lo schema di formazione dei gameti in un vettore di una traslocazione Robertsoniana bilanciata tra cromosomi omologhi e varianti di zigoti dopo la fecondazione con gameti normali
90% rispettivamente) è una segregazione alternativa (alternata) che porta a gameti normali ed equilibrati. In questo caso, gli zigoti con uno squilibrio cromosomico si formano, di regola, a causa della segregazione adiacente-1, che si verifica tre volte più spesso nell'oogenesi che nella spermatogenesi.
Ovviamente, informazioni più accurate possono essere ottenute mediante l'analisi diretta dei gameti nei portatori di traslocazioni Robertsoniane. È stato stabilito che nella profase della meiosi maschile, le traslocazioni Robertsoniane formano prevalentemente un trivalente nella configurazione c/s, che promuove un tipo alternato (alternativo) di segregazione e domina indipendentemente dai cromosomi coinvolti nella fusione centrica (72,2-96,7% di casi).
Utilizzando il metodo della fecondazione eterologa di uova di criceto con spermatozoi da 6 portatori di traslocazioni Robertsoniane, è stato riscontrato che il rapporto tra insiemi sbilanciati di cromosomi e insiemi bilanciati e normali corrisponde a una distribuzione 3:1.
I nostri studi sull'analisi dell'insieme cromosomico degli spermatozoi di un paziente con la traslocazione robertsoniana 45,XY,der(13;14) ci consentono anche di notare la predominanza del tipo alternato di segregazione cromosomica, mentre la frequenza degli spermatozoi sbilanciati era dell'8,77% e la frequenza degli spermatozoi bilanciati era quasi 2 volte superiore alla frequenza degli spermatozoi con un cariotipo normale (rispettivamente 40,35 e 26,31%). Conclusioni simili sono state tratte da altri autori durante l'analisi degli spermatozoi di un paziente con una fusione centrica dei cromosomi der(13;14) e l'analisi dei cariotipi di neonati di padri con traslocazioni Robertsoniane. Tuttavia, i meccanismi di selezione dei gameti prezigoti a favore di spermatozoi bilanciati che portano der(13;14) rimangono poco chiari.
Una caratteristica importante del comportamento delle traslocazioni Robertsoniane nella spermatogenesi è l'associazione del trivalente con il bivalente sessuale XY, che si osserva spesso allo stadio pachitenico nei portatori der(13;14), così come nei portatori di altre traslocazioni Robertsoniane che coinvolgono cromosomi acrocentrici del gruppo G. Allo stesso tempo, va notato che un'associazione così stabile porta spesso a un blocco della meiosi allo stadio del pachitene ed è accompagnata da gravi disturbi della spermatogenesi.
Come per le traslocazioni reciproche, l'incidenza di gameti sbilanciati è significativamente superiore alla frequenza dei cariotipi sbilanciati nella prole (embrioni precoci, feti o neonati).
Nel nostro studio, durante il cariotipo di feti in cui uno dei loro genitori era portatore della traslocazione Robertsoniana, è stato trovato un cariotipo bilanciato nel 70%, un cariotipo normale in 7 casi e un cariotipo sbilanciato in 6 casi (Tabella 6.1).
L'interesse è analisi comparativa il ruolo di varie traslocazioni Robertsoniane nel verificarsi di aneuploidie nella prole. Come è noto, la maggior parte delle traslocazioni Robertsoniane nell'uomo (74%) colpisce i cromosomi 13 e 14. I portatori der(13;14) e der(14;21) sono i leader nella struttura dei referral per la diagnosi prenatale. Delle coppie con traslocazioni robertsoniane, secondo i nostri dati, ammontavano rispettivamente a 12 e 9 (Tabella 6.2).
Tabella 6.2. Risultati della diagnosi prenatale nelle famiglie di portatori di traslocazioni Robertsoniane
|
Tipo di traslocazione |
Vettore |
Risultati propri |
Di |
||||
|
Cariotipo fetale |
Cariotipo fetale |
||||||
|
Numero casi |
Né piccolo |
Equilibrio vagava |
Nesba- lanciro bagno |
Numero Astuccio ev |
Nesba- lanciro bagno |
||
|
13q13q |
Non da conosciuto |
1 |
0 |
0 |
1 |
- |
- |
|
13q14q |
Madre |
8 |
0 |
8 |
0 |
157 |
0 |
|
Padre |
4 |
0 |
4 |
0 |
73 |
0 |
|
|
Non da conosciuto |
3 |
0 |
3 |
0 |
- |
- |
|
|
13q15q |
Madre |
1 |
1 |
0 |
0 |
- |
- |
|
13q21q |
Madre |
1 |
0 |
1 |
0 |
20 |
2 |
|
Padre |
- |
- |
- |
- |
11 |
0 |
|
|
13q22q |
Madre |
1 |
1 |
0 |
0 |
- |
- |
|
Padre |
2 |
0 |
1 |
1 |
- |
- |
|
|
14q21q |
Madre |
7 |
2 |
3 |
2 |
137 |
21 |
|
Padre |
2 |
2 |
0 |
0 |
51 |
0 |
|
|
Non da conosciuto |
2 |
1 |
0 |
1 |
- |
- |
|
|
14q22q |
Madre |
2 |
0 |
2 |
0 |
- |
- |
|
Padre |
1 |
1 |
0 |
0 |
- |
- |
|
|
15q21q |
Madre |
2 |
1 |
1 |
0 |
9 |
1 |
|
Padre |
- |
- |
- |
- |
5 |
0 |
|
|
15q22q |
Madre |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
Padre |
1 |
0 |
1 |
0 |
- |
- |
|
|
21q21q |
Non da conosciuto |
1 |
0 |
0 |
1 |
- |
- |
|
21q22q |
Madre |
1 |
1 |
0 |
0 |
19 |
3 |
|
Padre |
- |
- |
- |
- |
30 |
0 |
|
|
Totale |
|
40 |
10 |
24 |
6 |
512 |
27 |
Riso. 6.5. Schema di formazione dei gameti in un portatore della traslocazione robertsoniana tra cromosomi omologhi (o isocromosomi lungo i bracci lunghi dei cromosomi acrocentrici dei gruppi D e G) e varianti dello zigote dopo fecondazione con gameti normali
i cromosomi dei gruppi D e G, così come con la trisomia 14 e 15 con traslocazioni 14; 14 e 15; 15, non sono vitali.
Uno di cause possibili le discrepanze tra il numero teoricamente atteso e quello effettivo di aneuploidia nella progenie di eterozigoti per le traslocazioni Robertsoniane possono essere disomia uniparentale (ORD) - la presenza nel cariotipo fetale di due prodotti meiotici di un cromosoma di uno dei genitori e l'assenza di un normale omologo dell'altro ^m. sezione 3.2.5). Attualmente, l'ORD è considerato uno dei fattori importanti patologia dello sviluppo postnatale associata a uno squilibrio dei geni impressi - malattie dell'imprinting. La correzione postzigotica del numero di cromosomi mediante l'eliminazione dell'omologo spaiato nelle prime fasi della scissione sembra essere un meccanismo molto probabile di ARD in tali embrioni. Pertanto, la presenza
La traslocazione robertsoniana nel cariotipo fetale, specialmente in combinazione con il mosaicismo cromosomico nella placenta, dovrebbe essere considerata un argomento importante a favore della necessità di escludere l'ARD nel feto (vedi Capitolo 9).
Pertanto, la probabilità di un cariotipo sbilanciato in un feto/bambino portatore di traslocazioni robertsoniane è inferiore al previsto ed è determinata dalla specificità dei cromosomi coinvolti nella fusione centrica. Le traslocazioni Robertsoniane non causano altre anomalie del cariotipo e generalmente non determinano uno squilibrio dei cromosomi non coinvolti nella fusione centrica. La presenza di una traslocazione robertsoniana nel feto, unita al mosaicismo del cromosoma placentare ristretto, indica la possibilità di disomia uniparentale, che può causare gravi disturbi nelle fasi di sviluppo postnatale.
Traslocazioni- si tratta di riarrangiamenti cromosomici, a seguito dei quali parte del cromosoma viene trasferita in un altro locus dello stesso cromosoma o in un altro cromosoma, ma il numero totale di geni non cambia. Traslocazione aperta C. Ponti in 1923 g. in Drosofila.
Traslocazioni intracromosomiche sorgono a seguito della formazione di tre rotture e del trasferimento di un segmento cromosomico in un'altra regione dello stesso cromosoma.
Traslocazioni reciproche intercromosomiche sorgono a seguito della formazione di due lacune e dello scambio di sezioni di cromosomi non omologhi.
Due cromosomi di coppie diverse
scambiare frammenti, con conseguente formazione di un eterozigote per la traslocazione:
Le traslocazioni reciproche in Drosophila sono designate come segue: per esempio, T(2;3)35A;71C significa che la traslocazione ( T) si è verificato tra secondo e Terzo cromosomi 35A e 71С sono i punti di interruzione sulle mappe citologiche di questi cromosomi.
Se si formano tre rotture e un frammento cromosomico viene rimosso da un cromosoma e inserito in un altro, questo è traslocazione inserzionale. A seguito della scissione generazioni successive sorge cancellazione sullo stesso cromosoma e duplicazione in un altro.
Le traslocazioni inserzionali in Drosophila sono designate come segue: per esempio, T(2;3)22A-23A;64E, cioè. traslocazione del sito 22A-23A secondo cromosomi in una regione 64E terzo.
Come si comportano i cromosomi con traslocazioni reciproche durante la meiosi? In un eterozigote, quando coniugato a stadi dello zigonema si forma una forma attraverso, poiché le aree traslocate sono attratte l'una dall'altra (vedi Fig.). A fasi del diploma si formano figure cruciformi chiasmi composti. A diacinesia i chiasmi scivolano dal centromero alle estremità dei cromosomi e si formano anelli. A volte i cromosomi di un tale anello sono attorcigliati e si formano figure. figura otto. Solo in questo caso fattibile gameti equilibrati, perché entrambi i cromosomi alterati, o entrambi invariati, vanno a un polo.
Quando i cromosomi rimangono in profase I? sotto forma di anelli, poi gameti sbilanciati: in alcuni geni si ripetono due volte, in altri sono assenti.
In generale, per molte piante superiori, come mais, peonia, Datura, campanula, ecc., traslocazioni eterozigoti- questo è avvenimento normale. Sì, una pianta asino(Enotera) è eterozigote per le traslocazioni che interessano 12 dei 14 cromosomi.
Le traslocazioni si trovano anche negli animali, ma meno frequentemente; per esempio, a cavallette e scorpioni.
C'è tipo speciale traslocazione, che, dal nome dello scienziato che l'ha scoperta, è chiamata "Traslocazione Robertsoniana".
A 1911 G. W. Robertson(W.Robertson) ha scoperto che il cromosoma metacentrico in una delle specie insetti ortotteri corrisponde a due cromosomi acrocentrici in un'altra specie e ha concluso che durante l'evoluzione metacentrici potrebbe capitare per la fusione degli acrocentrici. Tali fusioni di intere braccia cromosomiche vennero chiamate Robertsonian, o fusioni centriche(traslocazioni).
A 1934 anno NP Dubinin modificato sperimentalmente il numero di cromosomi nel cariotipo. In primo luogo, con l'aiuto della traslocazione Robertsoniana, ha ricevuto la razza Drosophila con tre coppie di cromosomi. Due anni dopo fu creata la gara con cinque paia di cromosomi, che aveva tre paia di cromosomi normali (X, secondo e quarto), oltre a due paia di riarrangiati, costituiti da parti del 4° e 3° cromosoma.
Pertanto, la possibilità è stata mostrata conversione sperimentale cariotipo negli animali sia nella direzione di diminuire il numero di coppie di cromosomi, sia nella direzione di aumentare.
Era logico presumere che anche le fusioni Robertsoniane avvenissero nel corso dell'evoluzione. A 1960 G. P. Polani(P. Polani) et al hanno mostrato che la sindrome di Down negli esseri umani può verificarsi anche come risultato della traslocazione Robertsoniana.
È stato anche scoperto che gli esseri umani hanno 23 paia di cromosomi, mentre sono grandi grandi scimmie– 24. Si è scoperto che le due braccia del secondo grande cromosoma umano corrispondono a due cromosomi diversi scimmie (questi sono i cromosomi 12 e 13 negli scimpanzé e 13 e 14 nei gorilla e negli oranghi).
Cos'è meccanismo di fusione centrica? È noto che il centromero non può rompere seguito da reticolazione dei frammenti. Sono stati proposti due meccanismi. Uno di loro: traslocazione disuguale due cromosomi acrocentrici con perdita del risultante piccolo metacentrico (vedi Fig.).
Con un altro meccanismo può accadere composto di conseguenza due cromosomi acrocentrici fusione tandem di due centromeri. In questo caso, due centromeri ravvicinati funzionano come uno o uno dei due centromeri è inattivato. Esso - SS connessione dei cromosomi (centromero a centromero). Un esempio Connessioni CCè il secondo cromosoma umano.
