Biologie pro bakaláře - Cytogenetika II

transcript

Cytogenetika II.

Klidný advent a radostné Vánoce přeje E.K.

Strukturní chromozomové aberace

• Změny struktury chromozomů

• Karyotyp pacienta může, ale nemusí mít normální počet chromozomů – některé strukturní aberace souvisí s numerickými aberacemi.

• Strukturní aberace je třeba odlišit od variant, které zpravidla nepředstavují riziko pro pacienta ani pro jeho potomstvo.

Rozdělení strukturních aberací

• Podle původu

• Podle počtu chromozomů

• Podle toho, zda bylo nebo nebylo

změněno množství genetického materiálu

Podle původu

• Primární

• Sekundární

translokace

reparace

Podle počtu změněných chromozomů

• Intrachromozomové

– V rámci 1 chromozomu

• Interchromozomové

– V rámci 2 i více chromozomů

např. delece

např. translokace

Podle toho, zda bylo nebo nebylo změněno množství genetického

materiálu• Balancované

– zpravidla normální fenotyp

– nebezpečí postižení potomstva

• Nebalancované

– parciální monozomie, parciální

trizomie atd.

– většinou abnormální fenotyp

např. reciproká translokace

např. nereciproká translokace:

parciální trizomie

parciální monozomie

Vznik strukturních aberací

• Při reparaci chromozomových zlomů – interchromozomové přestavby většího rozsahu

• Následkem nerovnoměrného crossing-overu – intrachromozomové přestavby malého rozsahu – mikrodeleční syndromy, eventuálně translokace X;Y

• Blíže viz skripta Klinická cytogenetika I. – kapitola 12, str. 79 – 83

G1-fáze G2-fáze Metafáze

klastogen

Jednochromatidový a dvouchromatidový zlom

normální reparovaný chromozom

reciproká translokace chromozomů

dicentrický chromozom

(vzniká translokací dvou částí chromozomů obsahujících centromeru, acentrické fragmenty zpravidla zanikají)

reparace

Zlomy a další strukturní přestavby

triradiál

kvadriradiál

chromatidový zlom

dvouchromatidový (chromozomový) zlom

kvadriradiál

reparace

Vznik kvadriradiálu

Vznik strukturních aberací

• Při reparaci chromozomových zlomů – interchromozomové přestavby většího rozsahu

• Následkem nerovnoměrného crossing-overu – intrachromozomové přestavby malého rozsahu – kryptické (submikroskopické) přestavby

– Mikrodeleční, resp. mikroamplifikační syndromy, eventuálně translokace X;Y

párování homologických chromozomů

(bivalent)

crossing-overchromozomy s

rekombinovanými chromatidami

Crossing-over

plikace del

nerovnoměrný crossing-over v profázi prvního

meiotického dělení

závěr prvního meiotického

dělení

závěr druhého

meiot. dělení

likací del

Nerovnoměrný crossing-over22 22

del(22q11) dup(22q11)

syndrom DiGeorge

syndrom cat-eye

normální normální

Základní typy strukturních chromozomových aberací

původní chromozom

deletovaný chromozom

terminální delece

intersticiální delece

Delece

Syndrom cri du chatcat cry syndrom

syndrom kočičího křiku

Terminální delece krátkých ramének chromozomu 5

46,XY,del(5)(p15.2)

zjednodušený zápis: 46,XY,del(5p)

Mikrodeleční syndromy

Mikrodeleční syndromy• Patří k nejčastějším syndromům způsobeným

chromozomovými aberacemi (průměrná incidence

1/10000 novorozenců)

• Podkladem jsou většinou tzv. submikroskopické neboli

kryptické aberace.

• Contiguous gene syndromes (syndromy sousedících

genů)

• U většiny se projevuje výrazná variabilita fenotypových

projevů, mikrodelece chromozomů není u všech

pacientů prokazatelná.

Syndrom DiGeorge

• vrozená srdeční vada • nízká hladina ionizovaného vápníku

v krvi (hypokalcémie)• aplázie, popř. hypoplázie thymu – v

některých případech vede k defektu imunity

• rozštěp patra, popř. gotické patro• abnormální obličejové rysy

Syndrom DiGeorge - facies

Syndrom DiGeorge – typické znaky

Nejčastějším molekulárně cytogenetickým nálezem je mikrodelece dlouhých ramének

chromozomu 22 (22q11.2).

hypertelorismus

mikromandibulaníže nasedající dysplastický ušní boltec

„antimongoloidní“ směr očních

štěrbin

22 del(22)(q11)

Mikrodelece chromozomu 22q11• Má značně variabilní fenotyp. • Vyskytuje u 1/4000 novorozenců. • Mikrodeleci 22q11 lze u 90% pacientů s

charakteristickým fenotypem prokázat metodou hybridizace in situ.

Ukázky jiných pacientů s mikrodelecí chromozomu 22q11.

Mikrodelece chromozomu 22q11

• U 10% pacientů

prokazujeme mikrodeleci

také u jednoho z rodičů.

• Proto provádíme i jejich

molekulárně cytogenetické

vyšetření.

Matka pacientky s prokázanou mikrodelecí chromozomu 22q11. Nemá srdeční vadu ani defekt imunity, pouze v

dětství prodělala operaci rozštěpu patra.

Familiární výskyt mikrodelece chromozomu 22q11

• Často pozorujeme výraznou fenotypovou diskordanci nejen mezi rodiči a jejich potomky, ale dokonce mezi jednovaječnými dvojčaty.

• Velká variabilita způsobuje často obtíže při diagnostice.

Další syndromy, u nichž nalézáme mikrodeleci chromozomu 22q11:

• Velokardiofaciální syndrom

• syndrom Shprintzen

• syndrom Takao (Conotruncal anomaly face

syndrome)

• syndrom Kenny-Caffey

• Spolu s DGS řadíme všechny uvedené

syndromy do asociace CATCH22.

Asociace CATCH 22

Cleft palate

Cardiac defect

Abnormal face

Thymic aplasia

Hypocalcemia

Chromosome 22

CATCH22

• V současnosti se

doporučuje název

„syndrom mikrodelece

chromozomu 22“.

Další mikrodeleční syndromy

• syndromy Prader-Willi / Angelman – delece 15q11-q13

• syndrom Williams-Beuren – delece 7q11.23

• syndrom Miller-Dieker (lisencefalie 1. typu) – delece 17p13.3

• syndrom Smith-Magenis – delece 17p11.2• syndrom Rubinstein-Taybi – delece

16p13.3• syndrom WAGR – delece 11p13

B BC CD D

B BC C

B BC CD D

A AB B

C CD D

paracentrická inverze

pericentrická inverze

původní chromozom

invertovaný chromozom Inverze

Inverze chromozomu 10

delece koncových segmentů

původní chromozom

kruhový chromozom

místo spojení p- a q-ramének

Kruhový chromozom (ring)

Kruhový chromozom 7

Kruhový chromozom 7- parciální karyotyp

Translokace

tandemová translokace

reciproká translokace

robertsonská translokace

(centrická fúze)

Robertsonská translokace

= robertsonská fúze

= centrická fúze

Translokace dvou akrocentrických chromozomů, splynutí centromer.

derivovaný chromozom

Robertsonská translokace chromozomů 14 a 21

translokační forma Downova syndromu

der(14;21)

46,XY,der(14;21)(q10;q10),+21starší zápis 46,XY,t(14;21)

Karyotyp matky

balancovaná robertsonská translokace chromozomů 14 a 21

45,XX,der(14;21)(q10;q10)starší zápis 45,XX,t(14;21)

Riziko pro další těhotenství

Normální karyotyp

Přenašeč M. Down Trizomie 14

Monozomie 21

Monozomie 14

Prenatálně letálníTeoretické riziko 1/3 … 33%

Empirické riziko 8 – 10%

Chromozomová konstituce matky-přenašečky:

Izochromozomi(Xp)

Normální rozdělení v anafázi Abnormální rozdělení –

vznik izochromozomů Xp a Xq

Fragilní místa• Nebarvitelné úseky na chromozomech• Nejde zpravidla o chromozomové

přestavby, ale o změnu na úrovni DNA (expanze repetitivních tripletových sekvencí)

• Často je lze vizualizovat jen za zvláštních kultivačních podmínek:– Např. folát senzitivní fragilní místa (lze zjistit

jen při kultivaci v médiu s nízkým obsahem folátu anebo s antagonisty folátu – tj. fluorodeoxyuridinem nebo metotrexátem)

Syndrom fragilního X

• Nejčastější příčina geneticky podmíněné mentální retardace u mužů.

• Gonozomově recesivní přenos – ženy jsou zpravidla přenašečkami bez výrazného postižení, mají však 50% pravděpodobnost, že jejich syn bude postižen tímto syndromem

Na chromozomu X je patrné fragilní místo v pruhu Xq27.3

• 46,Y,fra(Xq27.3)

• Vznik fragilního místa je podmíněn amplifikací tripletových repetititivních sekvencí v genu FMR1

• Mutace se v současnosti vyšetřuje většinou molekulárněbiologickými metodami.

Viz Klinická genetika I. – str. 95 – 94

gen FMR1(CGG)n

n = 6 – 55 … normální počet repetitivních sekvencí

n = 55 – 200 … premutace bez klinické manifestace

n = více než 200 (většinou 200 – 500) ... plná mutace, postižený jedinec

5´ 3´

Fragilní místo FRAXA – Gen FMR1

Ukázky pacientů

Marker chromozomy

• SMCs (Small Marker Chromosomes)• Supernumerary chromosomes• Malé, nadpočetné chromozomy, jejichž

původ nelze běžnými cytogenetickými metodami identifikovat

• Fenotyp může ale nemusí být ovlivněn – záleží na rozsahu markeru.

• Původ markeru lze identifikovat jen molekulárně cytogeneticky.

47,XY,+mar

47,XX,+mar

Na shledanou!

Další mikrodeleční syndromy

Syndromy Prader-Willi/Angelman

incidence cca 1/10000 – 20000

Zpět k hlavní prezentaci

Syndromy Prader-Willi/Angelman klinický obraz

PWS• lehká až střední

mentální retardace

• hypogonadismus

• hypotonie

• hyperfagie, obezita

• malá postava, krátké končetiny

AS• těžká mentální

retardace

• opoždění řeči

• cerebelární syndrom

• ataktická chůze

• neadekvátní smíchZpět k hlavní prezentaci

Syndrom Prader-Willi

Prader-Willi syndrom – facies

Prader-Willi syndrom

Syndrom Angelman

Ritratto di fanciullo con disegno(dítě s obrázkem)

Giovanni Francesco Caroto (1480-1555)

• Anglický lékař Dr. Harry

Angelman popsal

Angelmanův syndrom v roce

• Inspirací k pojmenování

„puppet children“ (eventuálně

„happy puppet children“) mu

byl obraz, který spatřil při své

návštěvě Castelvechio

Museum ve Veroně.

Chromozom 15

U syndromů Prader-Willi i

Angelman je nejčastějším

nálezem mikrodelece pruhů

q11-q13 na chromozomu 15

15q11-q13 (q12)

Cytogenetické a molekulárněgenetické nálezy u

syndromů Prader-Willi/AngelmanAS

• 70% mikrodelece 15q11-q13

• 10-15% jiné mutace genu UBE3A

• 3-5% uniparentální dizomie

• 2-5% mutace imprintingového centra

PWS• 70% mikrodelece

15q11-q13• 25-28% uniparentální

dizomie • 2-5% mutace

imprintingového centra

Chromozom 15 – pruh q11-q13kritický region (PWACR)

AS region

PW region

PW Region

Paternální chromozom

Maternální chromozom

Úsek PWCR je funkční;

úsek ASCR je inaktivován methylací.

Úsek PWCR je inaktivován methylací.;

úsek ASCR je funkční

Paternální a maternální imprinting

syndrom Prader-Willi Angelman

P PM M

M PM P

Imprinting

• Stav, kdy dochází k odlišné expresi alel v

závislosti na jejich rodičovském původu.

• U syndromů Prader-Willi, resp. Angelman

závisí na tom, zda jedinec získá

deletovaný chromozom 15 od otce nebo

od matky.

Cytogenetické a molekulárněgenetické nálezy u syndromů Prader-Willi/Angelman

AS• 70% mikrodelece

15q11-q13• 10-15% jiné mutace

genu UBE3A• 3-5% uniparentální

PWS• 70% mikrodelece

15q11-q13• 25-28% uniparentální

Syndrom Williams-Beuren

Syndrom Williams-Beuren• irides stellatae

• hypertelorismus

• otevřená ústa, silné rty

• abnormální dentice

• supravalvulární aortální

stenóza

• hyperkalcémie,

hypoparathyreoidismus

• psychomotorická retardace

• mikrodelece chromozomu

7q11.23 (geny ELN, LIMK1)„elfin face“

Syndrom Williams-Beuren

Molekulárně cytogeneticky lze

mikrodeleci chromozomu

7q11.23 prokázat u 95% pacientů s typickými projevy

Syndrom WAGR

• Wilmsův tumor (nefroblastom)

• Aniridie (chybění duhovky)

• Growth and mental retardation = růstová a mentální retardace

• V některých případech zjišťujeme mikrodeleci chromozomu 11p13 (gen WT1), eventuálně 11p15 (gen WT2)

Syndrom WAGR

Uniparentální dizomie (UPD)

• Stav, kdy oba homology určitého

chromozomu pocházejí od stejného

rodiče.

• Rozlišujeme:

– Maternální UPD

– Paternální UPD

Možné způsoby vzniku UPDg

normální

trisomy rescue

Uniparentální dizomie

• Izodizomie – dvě stejné kopie

chromozomu

• Heterodizomie – přítomny oba

homologické chromozomy od

jediného rodiče

Možný vznik izodizomie

Zpět k prezentaci PW/AS

Biologie pro bakaláře - Cytogenetika II

Documents