Strukturní chromozomové aberace

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

zlom

translokace

reparace

Podle počtu změněných chromozomů

• Interchromozomové

– V rámci 1 chromozomu

• Intrachromozomové

– 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

Mutagen schopný vyvolat zlom

• = klastogen

• Ionizační záření, UV-záření, velká část chemických mutagenů

G1-fáze G2-fáze Metafáze

jed

no

chro

mat

ido

vý

zlo

md

vou

chro

mat

ido

vý

(ch

rom

ozo

mo

vý)

zlo

m

klastogen

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

reparace

reparace

Zlomy a další strukturní přestvby

gap

zlom

triradiál

kvadriradiál

chromatidový zlom

dvouchromatidový (chromozomový) zlom

kvadriradiál

reparace

Vznik kvadriradiálu

Frekvence buněk se zlomy, popř. jinými přestavbami

odpovídá dávce mutagenu

• → Biologická dozimetrie

• Monitorování účinku mutagenních látek v lidské populaci

• Testy genotoxicity – genotoxicita = mutagenita

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

ABCD

ABCD

ABCD

ABCD

ABCD

ABBCD

ACD

ABCD

ABCD

ACD

ABBCD

ABCD

du

plikace del

ece

nerovnoměrný crossing-over v profázi prvního

meiotického dělení

závěr prvního meiotického

dělení

závěr druhého

meiot. dělení

chro

mo

zom

s d

up

likací del

eto

van

ý ch

rom

ozo

m

Základní typy strukturních chromozomových aberací

A A

B B

C C

A A

B B

C C

A A

B B

C C

A A

C C

původní chromozom

deletovaný chromozom

terminální delece

intersticiální delece

Delece

Deleční syndromy

• syndrom Wolf-Hirschhorn - delece 4p

• syndrom cri du chat - delece 5p

• některé případy Turnerova syndromu (delece Xp nebo Xq)

• mikrodeleční syndromy - intersticiální delece malých úseků různých chromozomů

syndrom Wolf-Hirschhorn

Deleční syndromy

• syndrom Wolf-Hirschhorn - delece 4p

• syndrom cri du chat - delece 5p

• některé případy Turnerova syndromu (delece Xp nebo Xq)

• mikrodeleční syndromy - intersticiální delece malých úseků různých chromozomů

A A

B BC CD D

A A

D D

B BC C

A A

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

Izochromozomi(Xp)

i(Xq)

Normální rozdělení v anafázi Abnormální rozdělení –

vznik izochromozomů Xp a Xq

Izochromozom X izodicentrický chromozom X robertsonská

translokace?

izochromozom izodicentrický chromozomrobertsonská translokace

nebo

morfologicky velmi podobné nebo zcela stejné

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)

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

Markery mohou být

• malé kruhové chromozomy

• malé monocentrické chromozomy

• malé dicentrické chromozomy

– izodicentry, resp. pseudoizodicentry

Praktikum

V genetické poradně byl vyšetřen kojenec pro psychomotorickou retardaci, kulatý měsíčkovitý obličej, hypertelorismus a epikanty.

Nápadný byl zvláštní pláč dítěte. Lékař doporučil kromě jiného také vyšetření chromozomů pacienta. Posuďte předložený karyotyp,

stanovte chromozomový nález a diagnózu pacienta.

Terminální delece krátkých ramének chromozomu 5

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

zjednodušený zápis: 46,XY,del(5p)

Syndrom cri du chatcat cry syndrom

syndrom kočičího křiku

Mladým, zdravým rodičům se narodilo dítě s typickými projevy Downova syndromu. Klinický genetik doporučil nejdříve vyšetření chromozomů dítěte a poté nechal vyšetřit i jeho rodiče. Otec měl

normální karyotyp. Posuďte předložený karyotyp dítěte a jeho matky a stanovte chromozomový nález. Lze tímto cytogenetickým vyšetřením

potvrdit diagnózu Downova syndromu?

Fotografie 1 (karyotyp

dítěte)

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

Fotografie 2 (karyotyp)

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:

Zdravým rodičům se narodilo dítě postižené Downovým syndromem. Klinický genetik doporučil nejdříve vyšetření chromozomů dítěte a poté nechal vyšetřit i jeho rodiče.

Otec měl normální karyotyp (46,XY). Posuďte předložený karyotyp dítěte a jeho matky, stanovte chromozomový

nález a riziko pro příští těhotenství. Jak se toto riziko liší od předchozího případu?

Fotografie 3 – karyotyp

dítěte

Robersonská translokace dvou chromozomů 21

Translokační forma Downova syndromu

der(21;21)

46,XY,der(21;21)(q10;q10),+21

starší zápis: 46,XY,t(21;21)

der(21;21)

Karyotyp matky

balancovaná robertsonská translokace dvou chromozomů 21

Fotografie (karyotyp) 4

der(21;21)

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

der(21;21)

Riziko postižení dalšího potomka

+21fertilizace

der(21;21) nulizomická gameta

der(21;21)

m. Downmonozomie 21 – prenatálně letální

Riziko postižení:

100%

Obrázek znázorňuje karyotyp lidských chromozomů po C-pruhování. Prohlédněte si chromozomu označeného šipkou a přesně uveďte, o jakou

chromozomovou aberaci se jedná. Uvažte, zda může mít tato aberace vliv na fenotyp pacienta, popř. na zdraví jeho potomků.

Pericentrická inverze heterochromatinové oblasti chromozomu 9

Inverze• Intrachromozomové balancované

přestavby

• Nosiči zpravidla nepostiženi

• Možná rizika:– Možnost nerovnoměrného crossing-overu v

profázi meiotického dělení – postižení potomků

– Poziční efekt – fúze genů může vést k maligní transformaci buňky

Na genetické vyšetření byl poslán 7letý chlapec s mentální

retardací, protáhlou tváří s nápadně velkými ušními boltci.

Pacient je hyperaktivní, avšak motoricky neobratný.

Mentální retardace se projevila i výrazným opožděním

vývoje řeči. Chromozomové vyšetření prokázalo strukturní

změnu chromozomu X.

• Posuďte předložený parciální karyotyp abnormálních chromozomů X z různých mitóz. Stanovte chromozomový nález a určete diagnózu pacienta.

• Je cytogenetické vyšetření zcela spolehlivé? Jak by bylo možné diagnózu ověřit?

• Oba rodiče jsou zdrávi a žádají genetickou konzultaci. Je možné, aby se jim narodilo další postižené dítě?

Fotografie 5 – parciální karyotyp chromozomu X

Ukázky pacientů Fotografie 5 – parciální karyotyp chromozomu X

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

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