Strukturn chromozomov aberace Strukturn chromozomov aberace Zmny struktury

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 nebylo změněno množství genetického materiálu

Podle původu zlom • Primární reparace • Sekundární translokace

Podle počtu změněných chromozomů • Interchromozomové – V rámci 1 chromozomu např. delece • Intrachromozomové – V rámci 2 i více chromozomů např. translokace

Podle toho, zda bylo nebylo změněno množství genetického materiálu • Balancované – zpravidla normální fenotyp – nebezpečí postižení potomstva např. reciproká translokace • Nebalancované – parciální monozomie, parciální trizomie atd. – většinou abnormální fenotyp např. nereciproká translokace: parciální trizomie parciální monozomie

Vznik strukturních aberací • Při reparaci chromozomových zlomů – interchromozomové přestavby většího rozsahu • Následkem nerovnoměrného crossingoveru – 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

Jednochromatidový a dvouchromatidový zlom Metafáze klastogen jednochromatidový zlom G 2 -fáze dvouchromatidový (chromozomový) zlom G 1 -fáze

reparace normální reparovaný chromozom reciproká translokace chromozomů dicentrický chromozom reparace (vzniká translokací dvou částí chromozomů obsahujících centromeru, acentrické fragmenty zpravidla zanikají)

Zlomy a další strukturní přestvby triradiál chromatidový zlom gap zlom dvouchromatidový (chromozomový) zlom kvadriradiál

Vznik kvadriradiálu reparace kvadriradiál

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 crossingoveru – intrachromozomové přestavby malého rozsahu – kryptické (submikroskopické) přestavby – Mikrodeleční, resp. mikroamplifikační syndromy, eventuálně translokace X; Y

Crossing-over párování homologických chromozomů (bivalent) crossing-over chromozomy s rekombinovanými chromatidami

A B B C D A B C D delece A B C D A B B C D chromozom s duplikací závěr druhého meiot. dělení A B C D duplikace závěr prvního meiotického dělení A B C D A C D deletovaný chromozom nerovnoměrný crossing-over v profázi prvního meiotického dělení A C D A B C D

Základní typy strukturních chromozomových aberací

původní chromozom deletovaný chromozom A A B B B C C C B C Delece terminální delece A A A intersticiální A delece B B C C

Deleční syndromy • syndrom Wolf-Hirschhorn - delece 4 p • syndrom cri du chat - delece 5 p • 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 4 p • syndrom cri du chat - delece 5 p • některé případy Turnerova syndromu (delece Xp nebo Xq) • mikrodeleční syndromy - intersticiální delece malých úseků různých chromozomů

původní chromozom invertovaný chromozom A A B C D D A A B C D Inverze paracentrická inverze pericentrická inverze

Inverze chromozomu 10

místo spojení p- a q-ramének kruhový chromozom původní chromozom delece koncových segmentů 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 derivovaný chromozom Translokace dvou akrocentrických chromozomů, splynutí centromer.

Izochromozom i(Xp) i(Xq) Normální rozdělení v anafázi Abnormální rozdělení – vznik izochromozomů Xp a Xq

Izochromozom X izodicentrický chromozom X robertsonská translokace? nebo izochromozom izodicentrický chromozom robertsonská translokace 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)(p 15. 2) zjednodušený zápis: 46, XY, del(5 p)

Syndrom cri du chat cry 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)(q 10; q 10), +21 starší zápis 46, XY, t(14; 21)

Karyotyp matky Fotografie 2 (karyotyp) balancovaná robertsonská translokace chromozomů 14 a 21

45, XX, der(14; 21)(q 10; q 10) starší zápis 45, XX, t(14; 21)

Riziko pro další těhotenství Chromozomová konstituce matky-přenašečky: Normální karyotyp Přenašeč M. Down Teoretické riziko 1/3 … 33% Empirické riziko 8 – 10% Trizomie 14 Monozomie 21 Monozomie 14 Prenatálně letální

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)(q 10; q 10), +21 starší zápis: 46, XY, t(21; 21) der(21; 21)

Karyotyp matky Fotografie (karyotyp) 4 der(21; 21) balancovaná robertsonská translokace dvou chromozomů 21

45, XX, der(21; 21)(q 10; q 10) starší zápis 45, XX, t(21; 21) der(21; 21)

Riziko postižení dalšího potomka Riziko postižení: 100% der(21; 21) fertilizace m. Down nulizomická gameta +21 monozomie 21 – prenatálně letální

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 7 letý 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 Xq 27. 3 • 46, Y, fra(Xq 27. 3) • Vznik fragilního místa je podmíněn amplifikací tripletových repetititivních sekvencí v genu FMR 1 • Mutace se v současnosti vyšetřuje většinou molekulárněbiologickými metodami. Viz Klinická genetika I. – str. 95 – 94

Fragilní místo FRAXA – Gen FMR 1 5´ (CGG)n gen FMR 1 3´ 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

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