Структурные перестройки хромосом: рассказывает цитогенетик

Структурные перестройки хромосом: рассказывает цитогенетик

Продолжаем разговор об исследовании кариотипа и показаниях к анализу кариотипа. Что означают del, qh+, ph- в результате кариотипа?
Структурные перестройки хромосом бывают нескольких видов. Первая группа, те, что приводят к дисбалансу генетического материала. Либо к избытку, либо к недостатку.

К избытку хромосомного материала приводят дупликации (трипликации или амплификации) определенного участка хромосомы. Выглядит это так:
2097d9dbe3220d3845661ce02b2c3430.png
Биологический смысл таких перестроек сводится к увеличению количества работающих генов, расположенных в данном сегменте хромосомы и к нарушению функционирования генома в целом.
К недостатку генетического материала приводят делеции (записывается как del), т.е выпадение участка хромосомы. Это очень большая группа состояний, приводящая, чаще всего, к тяжелым последствиям. Делеции бывают большие и маленькие, те, которые мы можем увидеть в световой микроскоп, и те, что можно обнаружить только молекулярно-цитогенетическими методами. Делеции могут затрагивать любой участок хромосомы и в зависимости от этого подразделяются на терминальные, т.е. те, что захватывают теломеру, и интерстициальные, т.е. выпадение серединного участка хромосомы, не включающего теломерный район.
Пример терминальной делеции:
2306c1b815e1c6dc8f2c037ebf69fc1b.png

Пример интерстициальной делеции
af74b1724e3088487fc311354b216c40.png
Надо всегда помнить, что даже самая маленькая делеция имеет огромное значение для состояния и функционирования всего генома. Как правило, делеции приводят не только к нарушению физического развития, но и к задержке психомоторного развития, к снижению IQ. Поэтому подобные состояния являются показанием для назначения анализа кариотипа. Конечно, эти состояния заметны уже на первом году жизни и с диагнозом «задержка психомоторного развития» к нам чаще всего попадают дети. И тут я хочу коснуться очень важной стороны вопроса. Если так случилось, что ребенка направили на кариотип, пожалуйста, приходя сдавать анализ, не пытайтесь скрыть диагноз, который написал врач в направлении. В данном случае, диагноз очень помогает цитогенетику сориентироваться и направить свой поиск в нужное русло: иногда надо посмотреть большее количество клеток, а иногда нужно получить хромосомы определенного уровня спирализации и сконцентрироваться на поиске мелкой перестройки в определенной хромосоме. На рисунке ниже я привела пример одной из таких микроперестроек. Постарайтесь ее рассмотреть (указана стрелкой).
604bbc997196af823103adeb6f295583.png
В данном случае делеция очень маленькая, она видна во многом благодаря своему месторасположению.

Дело в том, что даже такой маленький выпавший участок  меняет морфологию хромосомы - короткое плечо хромосомы 17 выглядит неестественно, первый «темный» бенд  буквально «сидит» на центромере. Но если хромосомы будут чуть короче, то эту перестройку можно не увидеть.

А вот еще один пример интерстициальной делеции. Теперь это хромосома 1. Постарайтесь рассмотреть.
725b51fbd008a42cd493a56c6d0a138c.png
Размер этой делеции значительно больше, чем у предыдущей. Но расположена она на хромосоме большего размера и поэтому более сложна для визуализации. Морфология хромосомы практически не нарушена, рисунок тоже. Перестройки подобного размера требуют обязательного подтверждения молекулярно-цитогенетическими или молекулярными методами. "Почему?", - спросите вы, если и так уже видно. Потому что, чем «длиннее» анализируемые хромосомы, тем больше различий между гомологами. Это называется «полиморфизм». «Мамина» и «папина» хромосомы могут отличаться друг от друга по количеству прицентромерного гетерохроматина, как это показано на рисунке ниже.
eb504598a8cffb5fa572393e833c055e.png

Это не патология, т.к. гетерохроматин - это участок хромосомы, не содержащий структурных (функционирующих) генов. Такие полиморфизмы обозначаются в формуле кариотипа как: «qh+»-увеличен (относительно среднего размера этого участка в популяции) гетерохроматин длинного плеча, «ph»-гетерохроматин в коротком плече, «cenh+»-увеличен прицентромерный гетерохроматин. Согласно ныне действующей номенклатуре, такие варианты можно и вовсе в формуле не прописывать, что мы и стараемся делать. Но иногда встречаются настолько экстремальные различия между гомологами, что цитогенетик тратит массу времени на доказательство именно полиморфизма, а не патологии. И, в таких случаях, мы прописываем это в формуле, чтобы коллеги, который будут заниматься следующим этапом диагностики, не тратили время на уже установленный факт. Еще больше коварства таится в разной скорости спирализации гомологов во время циклов деления клетки. Чем длиннее хромосома - тем больше бендов можно увидеть. Это может привести к ошибочной интерпретации результатов. Вот  почему чем меньше увиденная перестройка, тем более она нуждается в подтверждении. Как проходит подтверждение, бывают ли исключения, когда делеция есть, а пороков развития и снижения IQ нет-мы поговорим в следующий раз.

Читать все статьи по цитогенетике

Кариотипирование + фото в лаборатории ЦИР
Екатерина
06.05.2015 18:56:41
Здравствуйте. Спасибо за материал по кариотипам.
Скажите, можно ли вместо анализа на AZF сдать анализ на кариотип?
08.05.2015 12:13:27
Врач-цитогенетик
Кариотипирование вместо  молекулярно-генетического исследования?
Спасибо, Вы задали очень хороший вопрос. Попытаюсь на него ответить.
AZF - это локус, т.е. отрезок определенной длинны на хромосоме У, где располагаются гены (не один, а множество), ответственные за сперматогенез. Общая суммарная длина локуса (всех вместе субрегионов) составляет примерно 7,5 млн. пар оснований. Чтобы Вы могли представить, как это может выглядеть на кариограмме, посмотрите на фото с делецией хромосомы 17. Эта делеция равна примерно 5 млн.п.о. - это предел чувствительности глаза. А на фото с делецией хромосомы 1 представлена делеция размером примерно 15-20 млн.п.о. Т.е. даже полная делеция локуса AZF находится почти на уровне предела чувствительности глаза. Но главное то, что мутации в локусе AZF во-первых, бывают разные, не только делеции, но и дупликации, инсерции и т.д., хотя именно делеции расцениваются как диагностически значимый фактор и, во-вторых, затрагивают маленькие отрезки ДНК размером от 1(одного) нуклеотида! (это так называемые точковые мутации). Ни один световой микроскоп не способен разглядеть такое. Поэтому, исследование локуса AZF - это принципиально другой метод, это уже молекулярная (ДНК) диагностика. Стандартное цитогенетическое исследование (СЦИ) и молекулярная диагностика, эти методы являются взаимоДОПОЛНЯЮЩИМИ, а не взаимоисключающими. Кариотипирование - это обзор всего генома, он должен предшествовать молекулярному анализу, т.е., прежде чем перейти к изучению конкретного гена/семейства генов/локуса, необходимо убедиться, что искомый участок в геноме а) присутствует, б) не вовлечен в крупную хромосомную перестройку. Любые нарушения сперматогенеза являются показанием к кариотипированию, а уже после этого могут быть назначены ДНК-тесты.
Т.е, окончательный ответ на Ваш вопрос: нет, молекулярный анализ мутаций в локусе AZF нельзя заменить стандартным кариотипированием.

Наши врачи

Живулько Андрей Романович

Врач уролог-андролог, специалист по ультразвуковой диагностике

Евстигнеева Маргарита Константиновна

Врач ультразвуковой диагностики

Кочанжи Марина Ильинична

Акушер-гинеколог, гинеколог-эндокринолог, гемостазиолог

Все врачи клиники


Rambler's Top100