Anatomija-Leksikon

Mutacija kromosomov

Opredelitev - kaj je mutacija kromosoma?

Človeški genom, to je celota genov, je razdeljen na kromosome. Kromosomi so zelo dolge verige DNK, ki jih lahko ločimo med seboj v metafazi delitve celičnega jedra. Geni so razporejeni na kromosomih v fiksnem zaporedju.

S kromosomskimi mutacijami pride do mikroskopsko vidnih sprememb v tem zaporedju, ki jih povzročijo razmeroma velike poškodbe kromosomov. Razlikujemo lahko med različnimi oblikami te vrste škode. Nekatere oblike ostanejo neopažene, druge pa povzročajo resne klinične slike. Katera bolezen se razvije, je odvisno od vrste poškodbe in od tega, na katerem kromosomu se nahaja.

Vzroki - zakaj nastanejo?

Mutacije kromosomov nastanejo pri polovici ljudi, ki jih prizadenejo »de novo«. De novo pomeni, da je mutacija nastala le v zarodnih celicah staršev, to je jajčeca ali semenčic.

Določeni strupi lahko povzročijo mutacije kromosomov. Ti tako imenovani klastogeni povzročajo razpad kromosomov, kar povzroča različne oblike mutacij kromosomov.

Ljudje imajo dve vrsti kromosomov, enega materinskega in enega očetovskega. Ko se tvorijo zarodne celice, se materinska in očetovska genetska podlaga mešata. Ta postopek se imenuje "prestop čez".

Običajno pride do mešanja samo med kromosomi iste vrste. To križanje je napačno v primeru mutacij kromosomov. Dogaja se, da so deli kromosoma vgrajeni v kromosom drugačnega tipa. Poleg tega lahko kromosomske dele vstavimo na glavo. Včasih pa se del kromosoma v zarodnih celicah popolnoma izgubi.

Kako prepoznate mutacijo kromosoma?

Če pride do nepravilnosti ali duševne zaostalosti, lahko za potrditev genetskega vzroka opravimo analize kromosomov. Za izvajanje kromosomske analize se osebi odvzamejo celice, da se pregledajo njihovi kromosomi.

Za analizo se najpogosteje uporabljajo limfociti, to so celice imunske obrambe, ki krožijo v krvi. Načeloma pa lahko uporabimo vse celice, ki imajo celično jedro.

Mutacije kromosomov so povezane s spremembami, od katerih nekatere vidimo pod svetlobnim mikroskopom. Različni kromosomi imajo zelo specifično obliko.

Poleg tega posebna tehnika omogoča obarvanje kromosomov. Med to obarvanostjo se razvijejo tako imenovani pasovi. Z določitvijo specifičnih pasov lahko ugotovimo, kateri od 23 kromosomskih parov je. Ta tehnika vezanja se lahko uporablja tudi za odkrivanje sprememb v posameznih kromosomih.

Katere mutacije kromosomov obstajajo?

V primeru mutacij kromosomov ločimo med različnimi oblikami mutacije.

Odsek kromosoma se je pri brisanju izgubil. Prizadeti kromosom se skrajša na ustrezni točki. V primeru izbrisa se geni izgubijo, učinki pa se lahko razlikujejo glede na odsek.

V nasprotju z izbrisom vstavitev vključuje vstavitev kromosomskega segmenta v drug kromosom. Če segment izvira iz drugega celičnega jedra, se geni v tem segmentu podvojijo. Lahko pride do prekomerne proizvodnje genskega izdelka.

Pri inverziji je odsek v pravilnem kromosomu, vendar v obratnem vrstnem redu.

Lahko pride tudi do podvajanja, pri čemer se del kromosoma podvaja.

Najpomembnejša mutacija kromosomov je translokacija. Tukaj si deli kromosoma dveh različnih kromosomov zamenjajo svoja mesta. Če te izmenjave ne spremlja izguba genov, govorimo o enem uravnoteženo Premestitev. Nosilci uravnoteženih premestitev običajno ne kažejo nobenih nepravilnosti, vendar imajo pogostejše splave. Poleg tega so potomci pogosto nosilci bolj neuravnoteženo Preselitve. Pri njih se izgubi genetski material, potomci pa so omejeni.

Ugotovite, katere spremembe v DNA poleg mutacij so pogoste pri: Epigenetika

Kaj je recipročna premestitev?

Pri vzajemni premestitvi se izmenjujejo deli dveh različnih kromosomov med njimi. Pri vzajemni translokaciji je pomembno, da skupna vsebnost genskega materiala v celici ostane enaka.

Vendar imajo prizadeti težave s tvorbo zarodnih celic. Če je v zarodni celici, ki se razvija, v kromosomu kromosom, v katerega se je kos zamenjal, potem ta celica ni sposobna preživeti.

Lahko pa se tudi zgodi, da dva kromosoma, v katerih se je košček zamenjal, končata v zarodni celici. Potem se v normalnih kromosomih konča le v drugi zarodni celici. V tem primeru le polovica zarodnih celic ne more živeti. Druga polovica vsebuje normalen nabor kromosomov.

Vzajemna transakcija lahko privede do različnih genetskih bolezni. Pred tem je na primer kronična mieloidna lekemija, kjer je mogoče zaznati veliko število kromosomov Philadelphia.

Sindrom mačjih krikov

Sindrom mačjih krikov ali sindrom Cri-du-Chat se imenuje zato, ker malčki kričijo zelo visoko in imajo radi mačke. Ti visoki kriki nastanejo zaradi nepravilnosti grla. Vzrok za sindrom mačjega krika je brisanje na kratkem kraku kromosoma 5.

Prizadeti so hudo zaostali in duševno prizadeti. Intelektualna prizadetost pa je zelo spremenljiva. Imajo majhno glavo in njihova rast je motena. Obstajajo tudi druge fizične okvare. Spremembe v notranjih organih so zelo redke. Pričakovana življenjska doba torej ni bistveno omejena.

Več o tem preberite na: Sindrom mačjih krikov

Kaj je kromosomska aberacija?

Aromeracija kromosomov je sprememba kromosomov, ki je vidna pod svetlobnim mikroskopom. V nasprotju s tem so genske mutacije, te spremembe so veliko manjše in jih je mogoče prepoznati le z natančnejšo genetsko diagnostiko.

Aberacije kromosomov lahko razdelimo na dve obliki. Obstajajo strukturne in numerične aberacije. V tem poglavju so bile obravnavane strukturne aberacije in jih imenujemo tudi mutacije kromosomov. Spremlja jih sprememba samih kromosomov.

Numerična aberacija pomeni, da je kromosomov napačno število. Normalen človeški kariotip, to je število kromosomov, je 46, XY pri moških in 46, XX pri ženskah. Upoštevati je treba, da so kromosomi podvojeni, edina izjema so spolni kromosomi pri moških. Spolni kromosomi, ki predstavljajo edino razliko v genomu pri moških in ženskah, so označeni s črkami.

Pri numeričnih aberacijah se lahko kromosomi pojavljajo pogosteje ali so odsotni. Najbolj znan primer je Downov sindrom, trisomija 21, ime pomeni, da je 21. kromosom prisoten trikrat namesto dvakrat. Kariotip osebe izgleda tako: 47, XY + 21 za moške in 47, XX + 21 za ženske.

Primer pomanjkanja kromosoma je Turnerjev sindrom ali monosomija X, v tem primeru manjka X kromosom X, kar ima za posledico kariotip 45, X0. Prizadeti ljudje so ženske z določenimi telesnimi nepravilnostmi.

Več o tej temi lahko izveste na strani: Aberacija kromosomov - kaj je to?

Klinefelterjev sindrom

Klinefelterjev sindrom ni kromosomska mutacija. Mutacije kromosomov spremlja sprememba strukture. Napačno število kromosomov je prisotno pri Klinefelterjevem sindromu. To spremembo imenujemo numerična kromosomska aberacija.

Klinefelterjev sindrom lahko prizadenejo samo moški. Običajno imajo poleg 44 drugih kromosomov tudi moški (22 kromosomov, vsak v dveh izvodih), en X kromosom in en Y kromosom. Pri Klinefelterjevem sindromu je en kromosom X preveč.

Ta sprememba najbolj vpliva na spolne organe. Prizadeti imajo majhne testise in v večini primerov ne delujejo v proizvodnji sperme, proizvodnja testosterona v testisu pa je omejena.

Klinefelterjev sindrom pogosto odkrijemo le v okviru posvetovanja o plodnosti. V veliki večini prizadetih ostane neopažen. Razvoj dojk se lahko pojavi med puberteto, lasje na telesu pa so običajno le redki. Vendar prizadeti niso omejeni v svoji obveščevalni službi.

Dodatne informacije o tej temi najdete na: Klinefelterjev sindrom

Kaj je točkovna mutacija?

Točkovna mutacija je mutacija genov, ki so prisotni v obliki DNK. DNK sestavljajo štirje različni nukleotidi. V primeru točkovne mutacije se en nukleotid zamenja za drugega. DNK genov se bere v zapletenem postopku. Končni produkt tega procesa je beljakovina.

Kateri protein nastaja, v bistvu določa zaporedje nukleotidov. Tri zaporedne nukleotide določajo, katera aminokislina je vezana na nastalo proteinsko verigo. Združevanje velikega števila aminokislin nato postane protein.

Če pa en nukleotid nadomestimo z drugim, se lahko zgodi, da se v beljakovine vgradi še ena aminokislina. Rezultat je tako imenovana napačna mutacija. Nastali protein lahko z zamenjavo aminokisline ostane popolnoma funkcionalen ali pa tudi izgubi svojo funkcijo.

Druga možnost je vključitev tako imenovanega stop kodona. Takšen tip mutacije imenujemo nesmiselna mutacija. Stop kodon označuje konec beljakovine, če je vstavljen na napačnem mestu, je beljakovina nepopolna.

S temi oblikami točkovnih mutacij število nukleotidov, ki jih je treba prebrati, ostane enako. Pred mutacijo in po njej so vgrajene pravilne aminokisline. Zato je »bralna mreža« ohranjena. Mutacije, v katere je nukleotid vgrajen ali odstranjen, to je vstavljanje ali brisanje, so resnejše. S to mutacijo po manjkajočem ali vgrajenem nukleotidu združimo tri druge nukleotide, kar pomeni, da so vgrajene različne aminokisline in nastane popolnoma drugačen protein.

Naslednji članek bi vas lahko tudi zanimal: Telomeres - anatomija, delovanje in bolezni

Cistična fibroza

Cistična fibroza je bolezen, ki izhaja iz mutacije v kloridnem kanalu. Ti kanali so pomembni za tvorbo sluzi v telesu, saj lahko voda zaradi klorida uhaja, zaradi česar se sluz tanjša.

Čeprav so s to boleznijo prizadeti vsi organski sistemi, so v ospredju pljuča. Zaradi viskozne sluzi pljuča ne morejo opravljati svoje funkcije samočiščenja.

Tanka tekoča sluz je predpogoj za odstranitev patogenov in drugih snovi iz pljuč. Pomanjkanje čiščenja vodi v povečano pljučnico. To je eden od razlogov, da imajo prizadeti drastično zmanjšano življenjsko dobo.

Mutacija kanala je posledica genske mutacije. To pomeni, da se je zaporedje komponent DNK znotraj gena spremenilo. Mutacija je veliko manjša od mutacij kromosomov, vendar z zelo resnimi posledicami. Znanih je na stotine različnih mutacij gena, ki vse vodijo v disfunkcijo kanala.

Več o tem preberite pod: Cistična fibroza