Хромосомная аномалия , хромосомная аномалия , хромосомная аберрация , хромосомная мутация или хромосомное заболевание — это отсутствующая, дополнительная или нерегулярная часть хромосомной ДНК. [1] [2] Они могут возникать в виде числовых аномалий, когда имеется нетипичное количество хромосом, или в виде структурных аномалий, когда одна или несколько отдельных хромосом изменяются. Хромосомная мутация раньше использовалась в строгом смысле для обозначения изменения в хромосомном сегменте, затрагивающего более одного гена . [3] Хромосомные аномалии обычно возникают, когда возникает ошибка в делении клеток после мейоза или митоза . Хромосомные аномалии могут быть обнаружены или подтверждены путем сравнения кариотипа человека или полного набора хромосом с типичным кариотипом для данного вида посредством генетического тестирования .
Иногда хромосомные аномалии возникают на ранних стадиях развития эмбриона , сперматозоида или младенца . [4] Возраст матери является одним из многих факторов окружающей среды, которые могут привести к генетическим аномалиям. Последствия хромосомных аномалий зависят от конкретной проблемы и могут иметь совершенно разные последствия. Некоторыми примерами являются синдром Дауна и синдром Тернера .
Числовая аномалия
Аномальное количество хромосом известно как анеуплоидия и возникает, когда у человека либо отсутствует хромосома в паре (что приводит к моносомии ), либо имеется более двух хромосом в паре ( трисомия , тетрасомия и т. д.). [5] [6] Анеуплоидия может быть полной, когда отсутствует или добавлена вся хромосома, или частичной, когда отсутствует или добавляется только часть хромосомы. [5] Анеуплоидия может возникать с половыми хромосомами или аутосомами . [ нужна цитата ]
Вместо моносомии или только одной копии у большинства анеуплоидных людей есть трисомия или три копии одной хромосомы. [ нужна цитация ] Примером трисомии у людей является синдром Дауна , который представляет собой нарушение развития, вызванное дополнительной копией хромосомы 21; поэтому расстройство также называют трисомией 21. [7]
Примером моносомии у человека является синдром Тернера , при котором человек рождается только с одной половой хромосомой — Х. [8]
Анеуплоидия спермы
Воздействие на мужчин определенного образа жизни, окружающей среды и/или профессиональных опасностей может увеличить риск образования анеуплоидных сперматозоидов. [9] В частности, риск анеуплоидии увеличивается при курении табака , [10] [11] и профессиональном воздействии бензола , [12] инсектицидов , [13] [14] и перфторированных соединений . [15] Повышенная анеуплоидия часто связана с повышенным повреждением ДНК сперматозоидов.
Структурные аномалии
Когда структура хромосомы изменяется, это может принимать несколько форм: [16]
Делеции : часть хромосомы отсутствует или была удалена. Известные заболевания у людей включают синдром Вольфа-Хиршхорна , который вызван частичной делецией короткого плеча хромосомы 4; и синдром Якобсена , также называемый терминальным синдромом делеции 11q.
Дупликации : часть хромосомы дублируется, что приводит к образованию дополнительного генетического материала. Известные заболевания человека включают болезнь Шарко-Мари-Тута типа 1А , которая может быть вызвана дупликацией гена, кодирующего периферический белок миелина 22 (PMP22) на хромосоме 17.
Инверсии : часть хромосомы оторвалась, перевернулась и снова прикрепилась, поэтому генетический материал инвертируется.
Вставки : часть одной хромосомы была удалена со своего обычного места и вставлена в другую хромосому.
Транслокации : часть одной хромосомы переносится на другую хромосому. Существует два основных типа транслокаций:
Кольца : часть хромосомы оторвалась и образовала круг или кольцо. Это происходит с потерей генетического материала или без нее.
Изохромосома : Образована зеркальной копией сегмента хромосомы, включая центромеру.
Синдромы хромосомной нестабильности представляют собой группу заболеваний, характеризующихся хромосомной нестабильностью и поломкой. Они часто приводят к повышенной склонности к развитию определенных типов злокачественных новообразований.
Наследование
Большинство хромосомных аномалий возникают в результате несчастного случая в яйцеклетке или сперматозоиде, поэтому аномалия присутствует в каждой клетке организма. Однако некоторые аномалии могут возникнуть после зачатия, что приводит к мозаизму (когда некоторые клетки имеют аномалию, а некоторые нет). Хромосомные аномалии могут быть унаследованы от родителя или возникнуть « de novo ». Вот почему хромосомные исследования часто проводятся родителям, когда у ребенка обнаруживают аномалию. Если у родителей нет аномалии, она изначально не была унаследована ; однако он может передаваться последующим поколениям. [ нужна цитата ]
Приобретенные хромосомные аномалии
Большинство видов рака, если не все, могут вызывать хромосомные аномалии [17] либо с образованием гибридных генов и слитых белков, дерегуляцией генов и сверхэкспрессией белков, либо с потерей генов-супрессоров опухолей (см. «База данных Мительмана» [18]) . и Атлас генетики и цитогенетики в онкологии и гематологии , [19] ). Более того, определенные устойчивые хромосомные аномалии могут превратить нормальные клетки в лейкемические клетки, например, транслокация гена, что приводит к его неадекватной экспрессии. [20]
Повреждение ДНК во время сперматогенеза
Во время митотических и мейотических делений клеток гаметогенеза млекопитающих репарация ДНК эффективна при устранении повреждений ДНК . [21] Однако в сперматогенезе способность восстанавливать повреждения ДНК существенно снижается на последней стадии процесса, поскольку гаплоидные сперматиды подвергаются серьезному ремоделированию ядерного хроматина в сильно уплотненные ядра сперматозоидов . По данным Marchetti et al., [22] последние несколько недель развития сперматозоидов перед оплодотворением очень чувствительны к накоплению повреждений ДНК сперматозоидов. Такое повреждение ДНК сперматозоида может быть передано в невосстановленном виде в яйцеклетку, где оно подлежит удалению с помощью материнского механизма восстановления. Однако ошибки в восстановлении материнской ДНК при повреждении ДНК сперматозоидов могут привести к образованию зигот с хромосомными структурными аберрациями. [ нужна цитата ]
Мелфалан — бифункциональный алкилирующий агент, часто используемый в химиотерапии . Мейотические межцепочечные повреждения ДНК, вызванные мелфаланом, могут избежать отцовской репарации и вызвать хромосомные аберрации в зиготе из-за материнской неправильной репарации. [22] Таким образом, репарация ДНК как до, так и после оплодотворения, по-видимому, важна для предотвращения хромосомных аномалий и обеспечения целостности генома зачатия . [ нужна цитата ]
Обнаружение
В зависимости от информации, которую человек хочет получить, необходимы разные методы и образцы. [ нужна цитата ]
Три хромосомные аномалии по номенклатуре ISCN, с возрастающей сложностью: (A) Кариотип опухоли у мужчины с потерей Y-хромосомы, (B) Синдром Прадера-Вилли, т.е. делеция в области 15q11-q12, и (C) произвольный кариотип, который включает ряд аутосомных и аллосомных аномалий. [23]
Международная система цитогеномной номенклатуры человека (ISCN) — это международный стандарт номенклатуры хромосом человека , который включает названия полос, символы и сокращенные термины, используемые при описании хромосом человека и хромосомных аномалий. Сокращения включают знак минус (-) для делеций хромосом и del для делеций частей хромосомы. [24]
^ «Хромосомные аномалии», «Понимание генетики: Нью-Йорк», Среднеатлантическое руководство для пациентов и медицинских работников , Genetic Alliance, 08 июля 2009 г. , получено 27 сентября 2023 г.
^ НХГРИ. 2006. Хромосомные аномалии. Архивировано 25 сентября 2006 г. в Wayback Machine.
^ Ригер Р., Михаэлис А., Грин ММ (1968). «Мутация» . Глоссарий генетики и цитогенетики: классический и молекулярный . Нью-Йорк: Springer-Verlag. ISBN978-0-387-07668-3.
^ Чен Х (2006). Атлас генетической диагностики и консультирования . Тотова, Нью-Джерси: Humana Press. ISBN978-1-58829-681-8.
^ аб Гарднер, RJM (2012). Хромосомные аномалии и генетическое консультирование . Сазерленд, Грант Р., Шаффер, Лиза Г. (4-е изд.). Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. ISBN978-0-19-974915-7. ОСЛК 769344040.
^ «Численные аномалии: обзор трисомий и моносомий - Энциклопедия здоровья - Медицинский центр Университета Рочестера» . www.urmc.rochester.edu . Проверено 17 ноября 2020 г.[ не удалось пройти проверку ]
^ Паттерсон Д. (1 июля 2009 г.). «Молекулярно-генетический анализ синдрома Дауна». Генетика человека . 126 (1): 195–214. дои : 10.1007/s00439-009-0696-8. ISSN 1432-1203. PMID 19526251. S2CID 10403507.
^ «Синдром Тернера». Национальный институт здоровья детей и человеческого развития . Проверено 17 ноября 2020 г.
^ Темпландо С, Уроз Л, Эстоп А (2013). «Новые сведения о происхождении и значении анеуплоидии в сперматозоидах человека». Мол. Хм. Репродукция . 19 (10): 634–43. дои : 10.1093/моль/gat039. ПМИД 23720770.
^ Ши Q, Ко Э, Барклай Л, Хоанг Т, Радемейкер А, Мартин Р (2001). «Курение сигарет и анеуплоидия человеческой спермы». Мол. Репродукция. Дев . 59 (4): 417–21. дои : 10.1002/mrd.1048. PMID 11468778. S2CID 35230655.
^ Син С, Маркетти Ф, Ли Г, Уэлдон Р.Х., Куртович Э, Янг С., Шмид Т.Э., Чжан Л., Раппапорт С., Вайдьянатха С., Выробек А.Дж., Эскенази Б (2010). «Воздействие бензола, близкое к допустимому пределу в США, связано с анеуплоидией сперматозоидов». Окружающая среда. Перспектива здоровья . 118 (6): 833–9. дои : 10.1289/ehp.0901531. ПМЦ 2898861 . ПМИД 20418200.
^ Ся Ю, Бянь Q, Сюй Л, Ченг С, Сун Л, Лю Дж, Ву В, Ван С, Ван X (2004). «Генотоксическое воздействие на сперматозоиды человека среди рабочих пестицидных заводов, подвергшихся воздействию фенвалерата». Токсикология . 203 (1–3): 49–60. дои : 10.1016/j.tox.2004.05.018. PMID 15363581. S2CID 36073841.
^ Ся Ю, Ченг С, Бянь Q, Сюй Л, Коллинз МД, Чанг ХК, Сонг Л, Лю Дж, Ван С, Ван X (2005). «Генотоксическое воздействие на сперматозоиды рабочих, подвергшихся воздействию карбарила». Токсикол. Наука . 85 (1): 615–23. дои : 10.1093/toxsci/kfi066 . ПМИД 15615886.
^ Говернини Л., Герранти С., Де Лео В., Боски Л., Лудди А., Гори М., Орвието Р., Пьомбони П. (2014). «Хромосомные анеуплоидии и фрагментация ДНК сперматозоидов человека от пациентов, подвергшихся воздействию перфторированных соединений». Андрология . 47 (9): 1012–9. дои : 10.1111/and.12371 . hdl : 11365/982323. PMID 25382683. S2CID 13484513.
^ «Хромосомные аномалии». atlasgeneticsoncology.org . Архивировано из оригинала 14 августа 2006 года . Проверено 9 мая 2018 г.
^ «Хромосомы, лейкозы, солидные опухоли, наследственный рак». atlasgeneticsoncology.org . Архивировано из оригинала 28 января 2015 года . Проверено 9 мая 2018 г.
^ «База данных Мительмана о хромосомных аберрациях и слияниях генов при раке». Архивировано из оригинала 29 мая 2016 г.
^ «Атлас генетики и цитогенетики в онкологии и гематологии». atlasgeneticsoncology.org . Архивировано из оригинала 23 февраля 2011 г.
^ Чаганти Р.С., Нанджангуд Г., Шмидт Х., Теруя-Фельдштейн Дж. (октябрь 2000 г.). «Повторяющиеся хромосомные аномалии при неходжкинской лимфоме: биологическое и клиническое значение». Семинары по гематологии . 37 (4): 396–411. дои : 10.1016/s0037-1963(00)90019-2. ISSN 0037-1963. ПМИД 11071361.
^ Баарендс В.М., ван дер Лаан Р., Гротегоед Дж.А. (2001). «Механизмы репарации ДНК и гаметогенез». Размножение . 121 (1): 31–9. дои : 10.1530/reprod/121.1.31 . hdl : 1765/9599 . ПМИД 11226027.
^ Аб Маркетти Ф., Бишоп Дж., Джинджерич Дж., Выробек А.Дж. (2015). «Мейотическое межцепочечное повреждение ДНК избегает отцовской репарации и вызывает хромосомные аберрации в зиготе из-за материнской неправильной репарации». Научный представитель . 5 : 7689. Бибкод : 2015NatSR...5E7689M. дои : 10.1038/srep07689. ПМЦ 4286742 . ПМИД 25567288.
^ Уоррендер Дж. Д., Мурман А. В., Лорд П. (2019). «Полностью вычислительное и разумное представление кариотипов». Биоинформатика . 35 (24): 5264–5270. doi : 10.1093/биоинформатика/btz440. ПМК 6954653 . ПМИД 31228194. - «Это статья в открытом доступе, распространяемая на условиях лицензии Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)»
^ «Символы ISCN и сокращенные термины» . Институт медицинских исследований Кориелла . Проверено 27 октября 2022 г.