Translokacje, w genetyce, zdarzają się, gdy chromosomy pękają, a ich kawałki dołączają do innych chromosomów. To mieszanie materiału genetycznego ma ważne skutki. Powstałe chromosomy są pozbawione niektórych informacji genetycznych i mają nadmierne ilości niektórych. Wiele ważnych stanów klinicznych, takich jak zespół Downa czy przewlekła białaczka szpikowa, jest wynikiem mutacji translokacyjnych.
Co to jest mutacja translokacyjna?
Zmiana w strukturze i zawartości chromosomu spowodowana translokacją to mutacja translokacyjna. Wiele genów może zostać przeniesionych pomiędzy chromosomami. Takie mutacje translokacyjne mogą powodować zaburzenia wzrostu, rozwoju i funkcji komórek i układów organizmu.
Jądra komórkowe człowieka mają 23 pary chromosomów. Dwadzieścia dwa z nich są sparowane (zwane autosomami) i ponumerowane od 1 do 22. Ostatnia para to chromosomy płci (X i Y). Każdy chromosom ma dwa ramiona, nazwane p i q. Te dwa ramiona są połączone w strukturze zwanej centromerem.
Mutacja chromosomu translokacyjnego może być dwóch typów - wzajemna i Robertsonowska. W translokacji wzajemnej dwa różne chromosomy wymieniły się ze sobą fragmentami. W translokacji Robertsonowskiej cały chromosom przyłącza się do innego w centromerze.
Tak długo, jak w komórce nie dochodzi do zyskania lub utraty materiału genetycznego, translokacje nazywane są translokacjami zrównoważonymi. Gdy materiał genetyczny jest tracony lub zwiększany, jest to translokacja niezrównoważona.
Zmiany w strukturze chromosomu
Zmiany w strukturze chromosomu wpływają na wiele genów i zaburzają syntezę białek w komórce. Zaburzenia syntezy białek mogą wpływać na strukturę i funkcję komórek i tkanek. Oprócz translokacji, zmianami w strukturze chromosomów są:
Delecje. Dzieje się tak, gdy chromosom pęka i część jego materiału genetycznego zostaje utracona. Delecje mogą być małe lub duże i mogą dotyczyć od kilku do kilkuset genów. Przykładem delecji jest zespół delecji 22q11.2, który powoduje wady serca, jamy ustnej, gardła, mózgu, nerek i innych narządów u dotkniętych nimi dzieci.
Duplikacje. Dzieje się tak, gdy dochodzi do nieprawidłowego kopiowania części lub całości materiału genetycznego chromosomu. Komórka ma wtedy dodatkowe kopie materiału genetycznego ze skopiowanego segmentu.
Inwersje. Dzieje się tak, gdy chromosom pęka w dwóch miejscach. Złamany fragment odwraca się i dołącza do chromosomu. Niektóre informacje genetyczne mogą zostać utracone. Inwersje mogą dotyczyć centromeru.
Izochromosomy. Te chromosomy mają dwa identyczne ramiona. Zamiast zwykłego jednego ramienia p i jednego q, izochromosomy mają dwa ramiona p lub dwa q. Brakuje im materiału genetycznego z brakującego ramienia, a mają dwa razy więcej materiału z dodatkowego ramienia.
Chromosomy dicentryczne. Chromosomy te mają dwa centromery. Powstają w wyniku fuzji dwóch fragmentów chromosomów, z których każdy ma centromer. Chromosomy dicentryczne są niestabilne i często tracą część materiału genetycznego.
Chromosomy pierścieniowe. Powstają one, gdy końce chromosomu odrywają się. Ramiona łączą się wtedy, tworząc kolistą strukturę. Część materiału genetycznego zostaje utracona, a centromer może, ale nie musi być obecny w pierścieniu.
Kiedy translokacje są ważne?
Ciało ludzkie składa się z milionów komórek. Zmiany w strukturze chromosomów w pojedynczej komórce nie mają prawdopodobnie żadnego znaczenia. Ta jedna komórka nie będzie dobrze funkcjonować i może wkrótce umrzeć. Translokacje są ważne, gdy występują w dużej populacji komórek.
Mutacje translokacyjne są najbardziej szkodliwe, gdy występują w plemniku, komórce jajowej lub zygocie. W tym czasie istnieje tylko jedna kopia każdego chromosomu. Każda utrata lub dodanie materiału genetycznego do chromosomu może mieć katastrofalne skutki. Jedna komórka rozmnaża się na miliony komórek, tworząc tkanki i narządy człowieka. Translokacja i jej zmiany w informacji genetycznej będą miały wpływ na każdą komórkę. Czasami translokacja następuje później, po poczęciu. Powstaną dwie populacje komórek, jedna z normalnymi chromosomami i jedna z translokacją. Jest to znane jako mozaikowatość.
Mutacja translokacyjna Przykład
Mutacje translokacyjne mogą być nieistotne dla osoby, która je posiada. Na przykład, osoba może mieć zrównoważoną translokację pomiędzy chromosomami 7 i 21. Ramiona q każdego chromosomu zostały zamienione. Ale ta osoba ma cały materiał genetyczny wymagany do normalnej syntezy i funkcjonowania białek. Nie ma ona żadnych problemów zdrowotnych, ponieważ translokacja chromosomowa jest zrównoważona.
Plemniki i komórki jajowe są tworzone w celu reprodukcji, a każda para chromosomów jest podzielona. Plemniki i komórki jajowe mają tylko jedną kopię każdego chromosomu. Te komórki rozrodcze mogą mieć chromosom 7 z dołączonym 21q. Ten plemnik lub komórka jajowa ma również normalny chromosom 21. Kiedy połączy się z przeciwległą komórką rozrodczą, aby utworzyć zygotę, w komórce będą trzy 21q. Dziecko urodzi się z trzema kopiami ramienia q chromosomu 21 i będzie miało objawy trisomii 21 (zespół Downa).
Choroba spowodowana mutacją translokacji
Zespół Downa. Jest on zwykle spowodowany niedysjunkcją chromosomalną. Plemnik lub komórka jajowa ma dwa pełne chromosomy 21, a zygota kończy z trzema (trisomia 21). Ale niewielki odsetek przypadków jest spowodowany translokacją chromosomalną, najczęściej między chromosomami 14 i 21. Dziecko ma dwa pełne chromosomy 21, oraz 21q dołączony do chromosomu 14. Ramię q chromosomu 21 wydaje się nieść materiał genetyczny, który powoduje manifestację zespołu Downa. Dzieci te mają poważne anomalie serca, jelit i kręgosłupa. Później dzieci te mają niedoczynność tarczycy, cukrzycę, problemy ze wzrokiem i słuchem oraz zmienną niepełnosprawność intelektualną.
Przewlekła białaczka szpikowa (CML). Ten nowotwór krwi związany jest z translokacją chromosomalną pomiędzy chromosomami 9 i 22. Część chromosomu 9 przyłącza się do chromosomu 22. Zmieniony chromosom 22 nazywany jest chromosomem Philadelphia. To zaburzenie chromosomu powoduje powstawanie kinazy tyrozynowej, która pomaga komórkom nowotworowym rosnąć. Chromosom Philadelphia występuje również czasami w ostrej białaczce limfocytowej.
Chłoniaki i ostra białaczka szpikowa (AML). Translokacja chromosomalna pomiędzy chromosomami 8 i 11 może powodować zaburzenia mieloproliferacyjne, które prowadzą do ostrej białaczki szpikowej. Powoduje również chłoniaki.
Mutacja translokacji chromosomalnej Fakty
Kilka faktów na temat translokacji chromosomalnych:
Translokacje chromosomalne mogą być katastrofalne lub nieszkodliwe. Jeśli masz zrównoważoną translokację, możesz być zdrowy przez całe życie. Problemy zdarzają się tylko przy reprodukcji.
Translokacje chromosomalne mogą być dziedziczone po rodzicach lub powstać na nowo w momencie poczęcia.
Nie ma lekarstwa na translokacje chromosomowe. Są one zwykle obecne w każdej komórce Twojego ciała i pozostaną na całe życie.
Translokacje nie są zakaźne. Możesz mieć interakcje społeczne i kontakty seksualne bez obaw. Możesz również oddawać krew.
