Геномные перестройки могут изменить всю архитектуру. Последние достижения в молекулярно-цитогенетических методах позволили быстро и точно обнаружить структурные перестройки в масштабе всего генома. Изменение структуры гена, которое возникает при репликации ДНК и не наследуется, называется соматической мутацией. Такая мутация, приводящая к замене одного основания в ДНК на другое, называется точечной мутацией. Такая мутация может привести к снижению способности белка выполнять свои функции (в редких случаях – к полной потере способности выполнять эту функцию. Большинство мутаций, приводящих к потере функций белка – рецессивные, это означает, что клинические признаки наблюдаются только при условии, если обе хромосомные копии гена (по одной от каждого родителя) несут такую мутацию.
Варианты геномных перестроек
Молекулярные методы анализа облегчили и ускорили характеристику хромосомных перестроек в геномах человека. Геномные перестройки могут возникать по нескольким механизмам: делеция, дупликация, транслокация и инверсия фрагментов ДНК. Делеция возникает, когда часть хромосомы отсутствует или удалена. Дупликация возникает в результате копирования участка хромосомы. При транслокации часть одной хромосомы переносится на другую хромосому. Инверсия ДНК возникает, когда участок хромосомы переворачивается.
Поскольку большинство хромосомных аномалий случайно возникают в яйцеклетках или сперматозоидах, эта аномалия после оплодотворения присутствует в каждой клетке тела. Однако, некоторые аномалии возникают после рождения, при этом несколько клеток имеют аномалии, а все остальные - нет. Хромосомные аномалии могут быть либо унаследованы от родителей (например, транслокация), либо развиваться спонтанно. Вот почему хромосомные исследования проводятся у родителей, когда у ребенка обнаруживается аномалия.
Как возникают хромосомные аномалии?
Хромосомные аномалии обычно возникают при нарушении клеточного деления (смотри рисунок). Существует два вида деления клеток: мейоз и митоз. В результате мейоза образуются клетки с половинным числом хромосом, то есть 23 вместо 46. Это происходит только для яйцеклеток и сперматозоидов, чтобы при их слиянии получилось снова 46. В результате митоза образуются две идентичные клетки (46 хромосом каждая). Такое деление клеток происходит по всему телу, кроме половых органов. Ошибки в клеточном делении могут привести к тому, что в клетках будет слишком мало или слишком много хромосомных копий. Также некоторые дополнительные факторы могут увеличить риск хромосомных аномалий. Одним из факторов является возраст матери. У женщин количество яйцеклеток ограничено, поэтому ошибки могут появляться в яйцеклетках по мере старения организма женщины. Таким образом, пожилые женщины подвержены большему риску рождения детей с хромосомными аномалиями, чем молодые. Мужчины производят новых сперматозоидов на протяжении всей своей жизни, поэтому возраст отца не увеличивает риск хромосомных аномалий. Другим фактором может быть окружающая среда, хотя убедительных доказательств в настоящее время не хватает.