У цій статті ми розглянемо інформацію про хромосомних аберрациях. Аналіз цього терміна і його складових елементів, таких як значення, класифікація, механізм, ймовірні фактори обумовлюють і ін., дозволить читачеві створити загальну картину цього природного процесу.

Введення

Хромосомні аберації – це мутаційна перебудова, змінює структуру хромосом. У відповідності з класифікацією, виділяють такі типи:

інверсія;

дупликация;

мутаційна перебудова;

транслокація;

явище дицентрической і кільцевої хромосоми, изохромосомы.

Існує поняття внутрихромосомной і межхромосомной перебудови. В першому випадку зміна структури спостерігається в межах однієї хромосоми, а в межхромосомном типі змін відбувається в різних. Серед перебудов виділяють також збалансований і незбалансований типи. Остання аберація викликає зміна дозового співвідношення між генами і призводить до серйозного ряду відхилень.


Механізми хромосомних аберацій багато в чому тісно пов'язані з еволюційним розвитком і видообразованием живих організмів, а також займають вагоме місце в порушенні фертильності, наявності деяких спадкових хвороб. Онкологічні проблеми організму розглядаються також на тлі хромосомних перебудов.

Зумовлює фактор

Причиною аберації хромосоми найчастіше є утворення всередині клітини розриву в ланцюгу ДНК. При цьому порушення структури повинно спостерігатися в обох ниткоподібних спіралях і лежати в межі невеликого числа парних підстав. Двунитевое розривання ДНК може відбутися спонтанно, а також під дією певного ряду мутаційних чинників різної природи (фізичної, біологічної і хімічної). Дане порушення може спостерігатися в певні періоди життя клітин. До таких процесів відноситься перша профаза мейозу і дозрівання деяких типів лімфоцитів у ході особливої рекомбінації соматичного типу. Саме порушення природного ходу цих життєвих клітинних циклів призводить до перебудови.

Явище делеції

Одним з видів хромосомних аберацій є процес делеції. Він може бути термінальним (втрачається кінцевий фрагмент хромосоми) і интеркалярным (втрата спостерігається на внутрішніх ділянках). Якщо в ході делеції була утворена центромера, то в результаті мітотичного поділу клітин вона буде передана далі в покоління дочірнього організму. При цьому ділянку, не утворив центромеру, буде втрачено. Кон'югація набору хромосом гомологичного типу в ході мейозу призводить до утворення делеционной петлі, що компенсує відсутність делетированного фрагмента. Це відбувається, якщо є дефект в хромосомі. Місце порушення відповідає «майданчику» интеркалярной делеції у звичайних хромосом. У переважній кількості випадків наявність вроджених делецій викликає загибель плода ембріона на ранньому етапі розвитку. Прикладом хромосомної аберації при делеції є розвиток синдрому котячого крику.

Процес дуплікація

Дуплікація – це перебудови, що протікають як між хромосомами, так і всередині однієї. Будь-яке копіювання хромосомного ділянки можна вважати дупликацией. Якщо такий фрагмент розташований слідом за ділянкою, з якого він був дуплицирован, то це явище називають тандемною дупликацией.
Новостворений «клон» здатний утворювати хромосому малих розмірів, що володіє особистими теломерами. А також можливе створення центромери. У такому випадку це буде називатися вільної дупликацией. Виникнення тандемною дуплікація може відбуватися в ході поділу клітин шляхом мейозу. Обумовлює фактором є порушення ходу кросинговеру. Іншою причиною служить неаллельная гомологичная рекомбінація всередині соматичної клітини. Як правило, таке явище виникає в ході репарації розриву двох ниток ДНК.

Інверсія

Хромосомні аберації – це перебудови структури самої хромосоми, які можуть мати різні наслідки і причини виникнення. Ще одним видом такого явища вважається інверсія. Інверсія – це повертання хромосомного фрагмента на 180 градусів. Існує парацентрическая і перицентрическая інверсія. Остання характеризується розташуванням інвертованого фрагмента з обох сторін центромери. Парацентрическому типом властиво залягання інвертованого елемента з одного боку. Інверсія найчастіше не робить впливу на фенотипічні дані носія. Часткова елімінація гамет і формування статевих клітин, що володіють спадковим матеріалом, в незбалансованому вигляді може спостерігатися у випадку, коли інверсія у гетерозиготного організму в процесі гаметогенезу відбувається на інверсних ділянці.

Хід транслокації

Ще одним видом хромосомних аберацій є транслокація, яка представлена у вигляді перенесення фрагмента структури від хромосоми до хромосомі. Виділяють явище реципрокної і робертсонівською транслокації.
Реципрокний тип транслокації не втрачає спадковий матеріал і входить у відділ збалансованих транслокацій. Фенотип частіше всього не змінюється. Проблема полягає в незбалансованому розподіл генетичних даних між гаметами. Приблизно половина статевих клітин має дефект, який може призвести до зниження фертильності або збільшує шанс спонтанного викидня. А також народжена дитина може володіти рядом вроджених аномалій. Залежно від характеру транслокації реципрокного типу ймовірність кодування незбалансованого каріотипу у дитини може досягти сорока відсотків.
Хромосомні аберації у людини в результаті транслокації можуть призвести до миелобластному лейкозу. Це захворювання виникає внаслідок транслокації «філадельфійської хромосоми» (між дев'ятою і двадцять другий хромосомами). Робертсоновская форма транслокації – це один з найбільш поширених процесів, що призводить до вродженої аномалії хромосом у людей. Згідно зі статистичними даними, приблизно кожен тисячний новонароджена дитина має хромосомою, схильною транслокації.

Поняття изохромосом

До хромосомним аберрациям відноситься явище изохромосом. Ці структури утворюються за допомогою 2-х копій, взятих з одного хромосомного плеча. Изохромосомы взаємно пов'язуються центромерой так, що плечі по відношенню один до одного представляються у вигляді дзеркального «відображення». В якійсь мірі изохромосома – це величезна дупликация, що була піддана инвертированию. Суб'єкти, які володіють 46 хромосомами, серед яких хоча б одна – це изохромосома, іменуються моносомиками, що обумовлюється втратою гена в хромосомному плечі. У разі коли у пацієнта изохромосома вважається додаткової структурною одиницею, його називають тетрасомиком. Розміри изохромосмы безпосередньо пов'язані з генетичними відхиленнями і дисбалансом. Чим вона менша, тим більше ймовірність виживання плода. Найчастіше зустрічаються освіти изохромосом в плечах п'ятої, восьмої, дванадцятої і вісімнадцятою хромосом. Існує два припущення про причини виникнення таких структур, як изохромосомы:

Поперечний розділення центромер в ході клітинного поділу схильне аномалії.

Неправильний процес злиття изохроматидных решт, які були розірвані в області прицентромеры.

Взаємозв'язок з мутаціями

Існує широко відоме явище хромосомних мутацій. Види хромосомних аберацій тісно взаємопов'язані з ними. Мутагенний вплив здатне викликати розрив двох ниток ДНК, що призводить до утворення перебудови в клітці. Найбільш добре вивчений вплив надає іонізуючого випромінювання типу. Карла Сакса по праву вважають родоначальником цитогенетической радіаційної науки. Його фундаментальні праці дозволили по-новому поглянути на взаємозв'язок мутацій і перебудови. Генетика медицини має класифікацією аберрационных проблем, що виникають в хромосомах, але радиоиндуцированные перебудови лише частково збігаються з ними, а більшою мірою володіють власними типами. Такі процеси поділяються на хромосомні і хроматидні, а ті, у свою чергу, розрізняються за типом обміну фрагментами хромосом (прості, стабільні і нестабільні). Фаза клітинного циклу більшою мірою визначає тип аберації. Якщо опромінювати клітини, які перебувають на стадіях G0-G1 то можна спостерігати перебудову в хромосомному вигляді. Найхарактерніші представники - це обмінні аберації, діляться на два типи: дицентрический і кільцевий. Вони можуть утворюватися внаслідок неправильного возз'єднання розривів у двох нитках ДНК. Хромосоми дицентрического і кільцевого типу найчастіше супроводжуються хромосомними фрагментами, що не містять центромеру. Обмінна перебудова входить в групу транслокационных аберацій. Розрив ниток ДНК, не піддається репарированию, обумовлює явище делеції хромосоми і викликає формування ацентрического хромосомного фрагмента, який можна відслідковувати в подальшому процесі мітотичного поділу. Кільцеві дицентрики і ацентрические компоненти мають низький показник шансу передачі при клітинному поділі і з плином часу можуть зовсім зникнути. Зважаючи на це, їх включають у розділ нестабільних перебудов хромосом. Якщо процес транслокації не викликає втрату матеріалу генокода, то вона може передаватися дочірній клітині внаслідок мітозу, а тому їх відносять до стабільних аберрациям. Мутаційні хромосомні аберації – це зміни структури хромосоми, обумовлені впливом певних факторів. Якщо вплив опромінення призводить до появи двунитевого розриву ДНК в тій частині хромосоми, яка вже пройшла процес подвоєння в ході реплікації, то найчастіше це призводить до утворення хроматидной аберації. Найбільш характерна форма такої перебудови - це тетрарадиал. Він представлений невірним зчленуванням 2-х розривів в обох нитках ДНК, які знаходяться в складі хроматид на окремих хромосомах.

Методологія виявлення

Хромосомні аберації – це перебудови, вперше виявлені у мух дрозофіл. Відкриття було зроблено за допомогою генетичних аналізів. Іноді схрещування видів призводило до співвідношення чисельності нащадків, які сильно відрізнялися між собою і не підходили під очікувані результати. Це явище було пояснено за допомогою аберації в батьківських хромосомах. Наявність делецій, дупликаций і транслокацій було виявлено К. Бріджесом (у період з 1916 по 1923 рр). Першою людиною, який написав процес інверсії, став А. Стертевант, а зробив публікацію своєї роботи він в 1921 р. Вперше спостереження цитології дозволили виявити наявність перебудов при вивченні политенных хромосом, взятих із залоз, які відповідають за секрецію слини у дрозофіл. Аберація мітотичного типу хромосом була показана набагато пізніше. Цитологічна форма перебудови може виявлятися в ході першого поділу мейозу, на стадії профазы. Генетика виявляє хромосомні аберації за допомогою аналізу даних, отриманих за допомогою цитогенетичних коштів, призначених для досліджень. Найчастіше вивчення процесів перебудови відбувається в ході метафази. В даний час найбільш доступний і широко відомий спосіб цитогенетичного дослідження явищ, що розглядаються в статті, представлений диференціальної G-забарвлення хромосом, також його називають G-брендингом. Наприкінці вісімдесятих років двадцятого століття виявлення аберацій проводилося шляхом застосування методу флуоресцентної гібридизації. У ході таких досліджень використовують особливі ДНК-проби, що вводяться в окремі хромосомні освіти або їх локуси. Методика досліджень дуплікації і делеції, що дозволяє максимально точно визначити їх наявність в хромосомі полягає в порівнянні геномної гібридизації з використанням препаратів метафазного ряду хромосом або особливих ДНК-мікрочіпів. Одним з найбільш точних методів виявлення невеликих дупликаций і делецій в даний час є метод порівняльної геномної гібридизації на препаратах метафазных хромосом або ДНК-мікрочип.

Підводячи підсумки

Тепер, розглянувши поняття хромосомних аберацій, їх типи та види, можливі причини виникнення, способи виявлення та ін., ми можемо стверджувати наступне. До такого типу явищ відносяться перебудови в структурі однієї і більше хромосом, які можуть призводити до негативних наслідків як для клітини, так і для цілого організму. Дуже часто подібний біологічний процес викликає ряд хвороб у людини чи призводить до загибелі. Однак інколи вони не проявляються у суб'єкта, але можуть передаватися дочірньому організму. Класифікація хромосомних аберацій включає в себе 5 основних форм і тісно взаємопов'язана з мутаціями. Хромосомні перебудови відіграють величезну роль у процесах еволюції і надають пряме вплив на видоутворення всіх живих істот. Різні способи їх ідентифікації та спільне вивчення дозволяють людині краще зрозуміти суть передачі та кодування спадкового матеріалу, а також способи виникнення нових ознак, адже не всі перебудови ведуть до летального результату.