Генные мутации: что это и примеры

Геномные мутации: что это и примеры

Геномные и хромосомные мутации являются причинами воз­никновения хромосомных болезней.

К геномным мутациям относятся анеуплоидии и изменение плоидности структурно неизмененных хромосом. Выявляются цитоге-гнетическими методами.

Анеуплоидия — изменение (уменьшение — моносомия, увеличение — трисомия) числа хромосом в диплоидном наборе, не­кратное гаплоидному (2n + 1, 2n — 1 и т.д.).

Полиплоидия — увеличение числа наборов хромосом, кратное гаплоидному (3n, 4n, 5n и т.д.).

У человека полиплоидия, а также большинство анеуплоидии являются летальными мутациями.

К наиболее частым геномным мутациям относятся:

• триеомия — наличие трех гомологичных хромосом в кариотипе (например, по 21-й паре, при синдроме Дауна, по 18-й паре при синдроме Эдвардса, по 13-й паре при синдроме Патау; по половым хромосомам: XXX, ХХY, ХYY);
• моносомия — наличие только одной из двух гомологичных хро­мосом. При моносомии по любой из аутосом нормальное развитие эмбриона невозможно. Единственная моносомия у человека, совместимая с жизнью, — моносомия по Х-хромосоме — приводит (к синдрому Шерешевского-Тернера (45, Х0).

Причиной, приводящей к анеуплоидии, является нерасхождение хромосом во время клеточного деления при образовании половых клеток или утрата хромосом в результате анафазного отставания, когда во время движения к полюсу одна из гомологичных хромосом может отстать от всех других негомологичных хромосом.

Термин «нерасхождение» означает отсутствие разделения хромосом или хроматид в мейозс или митозе. Утрата хромосом может приводить к мозаицизму, при котором имеется одна эушюидная (нормальная) клеточная линия, а другая — моносомная.

Нерасхождение хромосом наиболее часто наблюдается во время мейоза. Хромосомы, которые в норме должны делиться во время мейоза, остаются соединенными вместе и в анафазе отходят к одному полюсу клетки. Таким образом, возникают две гаметы, одна из которых имеет добавочную хромосому, а другая не имеет этой хромосомы.

При оплодотворении гаметы с нормальным набором хромосом гаметой с лишней хромосомой воз­никает трисомия (т. е. в клетке присутствует три гомологичные хро­мосомы), при оплодотворении гаметой без одной хромосомы воз­никает зигота с моносомией. Если моносомая зигота образуется по какой-либо аутосомной (не половой) хромосоме, то развитие орга­низма прекращается на самых ранних стадиях развития.

Хромосомные мутации: что это и примеры

Хромосомные мутации— это структурные изменения отдельных хромосом, как правило, видимые в световом микроскопе.

В хромо­сомную мутацию вовлекается большое число (от десятков до не­скольких сотен) генов, что приводит к изменению нормального диплоидного набора.

Несмотря на то что хромосомные аберра­ции, 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.

Различают две большие группы хромосомных мутаций: внутрихромосомные и межхромосомные. Внутрихромосомные мутации — это аберрации в пределах од­ной хромосомы.

К ним относятся:

• — делеции (от лат. deletio — уничтожение)
• — утрата одного из участков хромосомы, внутреннего или терминального. Это может обусловить нарушение эмбриогенеза и формирование множествен­ных аномалий развития (например, деления в регионе короткого плеча 5-й хромосомы, обозначаемая как 5р-, приводит к недораз­витию гортани, порокам сердца, отставанию умственного разви­тия). Этот симптомокомплекс известен как синдром «кошачьего крика», поскольку у больных детей из-за аномалии гортани плач напоминает кошачье мяуканье;
• — инверсии (от лат. inversio — перевертывание). В результате двух точек разрывов хромосомы образовавшийся фрагмент встраивает­ся на прежнее место после поворота на 180°. В результате наруша­ется только порядок расположения генов;
• — дупликации (от лат duplicatio — удвоение) — удвоение (или умножение) какого-либо участка хромосомы (например, трисо­мия по одному из коротких плеч 9-й хромосомы обуслошшвает множественные пороки, включая микроцефалию, задержку фи­зического, психического и интеллектуального развития).

Межхромосомные мутации, или мутации перестройки — об­мен фрагментами между негомологичными хромосомами. Такие му-гтации получили название транслокации(от лат. tгаns — за, через + locus — место).

Это:

• — реципрокная транслокация, когда две хромосомы обменива­ются своими фрагментами;
• — нереципрокная транслокация, когда фрагмент одной хромо­сомы транспортируется на другую;
• — «центрическое» слияние (робертсоновская транслокация)
• — 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 называют изохромосомами.

Как внутрихромосомные (делеции, инверсии и дупликации), так и межхромосомные (транслокации) аберрации и изохромосомы связаны с физическими изменениями структуры хромосом, в том числе с механическими разломами.

Геномные и хромосомные мутации: отличия

Геномные и хромосомные мутации являются причинами воз­никновения хромосомных болезней.

К геномным мутациям относятся анеуплоидии и изменение плоидности структурно неизмененных хромосом. Выявляются цитоге-гнетическими методами.

Анеуплоидия — изменение (уменьшение — моносомия, увеличение — трисомия) числа хромосом в диплоидном наборе, не­кратное гаплоидному (2n + 1, 2n — 1 и т.д.).

Полиплоидия — увеличение числа наборов хромосом, кратное гаплоидному (3n, 4n, 5n и т.д.).

У человека полиплоидия, а также большинство анеуплоидии являются летальными мутациями.

К наиболее частым геномным мутациям относятся:

• триеомия — наличие трех гомологичных хромосом в кариотипе (например, по 21-й паре, при синдроме Дауна, по 18-й паре при синдроме Эдвардса, по 13-й паре при синдроме Патау; по половым хромосомам: XXX, ХХY, ХYY);
• моносомия — наличие только одной из двух гомологичных хро­мосом.

При моносомии по любой из аутосом нормальное развитие эмбриона невозможно. Единственная моносомия у человека, совместимая с жизнью, — моносомия по Х-хромосоме — приводит (к синдрому Шерешевского-Тернера (45, Х0).

Причиной, приводящей к анеуплоидии, является нерасхождение хромосом во время клеточного деления при образовании половых клеток или утрата хромосом в результате анафазного отставания, когда во время движения к полюсу одна из гомологичных хромосом может отстать от всех других негомологичных хромосом.

Термин «нерасхождение» означает отсутствие разделения хромосом или хроматид в мейозс или митозе. Утрата хромосом может приводить к мозаицизму, при котором имеется одна эушюидная (нормальная) клеточная линия, а другая — моносомная.

Нерасхождение хромосом наиболее часто наблюдается во время мейоза. Хромосомы, которые в норме должны делиться во время мейоза, остаются соединенными вместе и в анафазе отходят к одному полюсу клетки. Таким образом, возникают две гаметы, одна из которых имеет добавочную хромосому, а другая не имеет этой хромосомы.

При оплодотворении гаметы с нормальным набором хромосом гаметой с лишней хромосомой воз­никает трисомия (т. е. в клетке присутствует три гомологичные хро­мосомы), при оплодотворении гаметой без одной хромосомы воз­никает зигота с моносомией. Если моносомая зигота образуется по какой-либо аутосомной (не половой) хромосоме, то развитие орга­низма прекращается на самых ранних стадиях развития.

Хромосомные мутации— это структурные изменения отдельных хромосом, как правило, видимые в световом микроскопе.

В хромо­сомную мутацию вовлекается большое число (от десятков до не­скольких сотен) генов, что приводит к изменению нормального диплоидного набора. Несмотря на то что хромосомные аберра­ции, 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.

Различают две большие группы хромосомных мутаций: внутрихромосомные и межхромосомные (рис. VI.5). Внутрихромосомные мутации — это аберрации в пределах од­ной хромосомы.

К ним относятся:

1. — делеции (от лат. deletio — уничтожение)
2. — утрата одного из участков хромосомы, внутреннего или терминального. Это может обусловить нарушение эмбриогенеза и формирование множествен­ных аномалий развития (например, деления в регионе короткого плеча 5-й хромосомы, обозначаемая как 5р-, приводит к недораз­витию гортани, порокам сердца, отставанию умственного разви­тия).
3. Этот симптомокомплекс известен как синдром «кошачьего крика», поскольку у больных детей из-за аномалии гортани плач напоминает кошачье мяуканье;
4. — инверсии (от лат. inversio — перевертывание).

В результате двух точек разрывов хромосомы образовавшийся фрагмент встраивает­ся на прежнее место после поворота на 180°. В результате наруша­ется только порядок расположения генов;

— дупликации (от лат duplicatio — удвоение) — удвоение (или умножение) какого-либо участка хромосомы (например, трисо­мия по одному из коротких плеч 9-й хромосомы обуслошшвает множественные пороки, включая микроцефалию, задержку фи­зического, психического и интеллектуального развития).

Межхромосомные мутации, или мутации перестройки — об­мен фрагментами между негомологичными хромосомами.

Такие му-гтации получили название транслокации(от лат. tгаns — за, через + locus — место). Это: — реципрокная транслокация, когда две хромосомы обменива­ются своими фрагментами; — нереципрокная транслокация, когда фрагмент одной хромо­сомы транспортируется на другую; — «центрическое» слияние (робертсоновская транслокация) — 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 называют изохромосомами.

Как внутрихромосомные (делеции, инверсии и дупликации), так и межхромосомные (транслокации) аберрации и изохромосомы связаны с физическими изменениями структуры хромосом, в том числе с механическими разломами.

Генные мутации: что это и примеры

Геномные мутации — это такие мутации, которые приводят к изменению числа хромосом.

Различают полиплоидию и анеуплоидию. В первом случае происходит кратное (в 2, 3, 4 и т. д. раза) увеличение числа хромосом.

Во втором случае число хромосом увеличивается или уменьшается не кратно, обычно на одну или две хромосомы.

Геномные мутации возникают в результате нарушения расхождения хромосом в процессе деления клетки.

Полиплоидия как геномная мутация широко распространена среди растений.

Различают автополиплоидию (кратное увеличение числа хромосом одного организма) и аллополиплоидию (кратное увеличение числа хромосом межвидового или межродового гибрида, после чего он может стать плодовитым).

В процессе эволюции многие виды растений возникали в результате межвидовой гибридизации и полиплоидии. В животном царстве полиплоидия встречается редко (у аскарид и некоторых земноводных) и обычно приводит к гибели организма на стадии эмбрионального развития.

Другой вид геномных мутаций — анеуплоидия — обычно приводит к серьезным аномалиям развития.

Особенно при изменении числа аутосом. Изменение числа половых хромосом оказывает на фенотип менее значительное влияние.

Организмы, имеющие одну добавочную хромосому, называются триплоидами.

У человека триплоидами по 21 хромосоме являют люди с синдромом Дауна. Это единственные триплоиды человека обладающие относительно нормальной жизнеспособностью. Триплоидия по другим аутосомам обычно приводит к гибели в период эмбрионального или раннего постэмбрионального развития.

Организмы с недостатком одной хромосомы называются моносомиками. У них одна из хромосом не имеет гомологичной.

Если отсутствует целая пара гомологичных хромосом, то организм называется нулисомиком.

Обычно зиготы-моносомики, а тем более нулисомики не развиваются. Поэтому такие организмы в частности у человека почти не описаны (это не касается моносомии по половым хромосомам).

У человека жизнеспособным является частичный моносомик, у которого в результате делеции теряется часть 5-й хромосомы (возникает синдром кошачьего крика).

Существуют мозаичные организмы, у которых геномную мутацию имеют лишь часть клеток.

Такой диагноз как мозаицизм ставится, если клеток с ненормальным числом хромосом больше четверти. Не следует путать мозаичные организмы с химерными, которые к геномным мутациям не имеют отношения.

При химеризме организм состоит из клеток разных зигот (фактически разных особей), при этом все клетки обычно имеют нормальный кариотип.