गुणसूत्र संबंधी संरचनात्मक विविधताएँ

गुणसूत्र संबंधी संरचनात्मक विविधताएँ जीनोम के बड़े पैमाने पर पुनर्व्यवस्थाएँ हैं — विलोपन, दोहराव, निवेशन, प्रतिलोमन और स्थानान्तरण — जो किलोबेस से लेकर पूरे गुणसूत्र भुजाओं तक के खंडों में DNA के क्रम, अभिविन्यास या मात्रा को बदल देती हैं। वे आनुवंशिक विविधता का एक प्रमुख घटक हैं और बीमारी का एक महत्वपूर्ण कारण हैं, कभी-कभी जीन खुराक को बदलकर और कभी-कभी पुनर्व्यवस्था के ब्रेकपॉइंट पर जीन या उनके नियामक संदर्भ को बाधित करके कार्य करती हैं।

Definition

गुणसूत्र संबंधी संरचनात्मक विविधता जीनोमिक परिवर्तन का एक वर्ग है जिसमें आमतौर पर एक किलोबेस से बड़े खंड शामिल होते हैं, जिसमें विलोपन, दोहराव, निवेशन, प्रतिलोमन और स्थानान्तरण शामिल हैं, जो संतुलित (सामग्री का कोई शुद्ध लाभ या हानि नहीं) या असंतुलित (लाभ या हानि के साथ) हो सकते हैं।

Scope

यह विषय गुणसूत्रों की संरचनात्मक पुनर्व्यवस्थाओं को शामिल करता है: संतुलित परिवर्तन जैसे प्रतिलोमन और पारस्परिकता स्थानान्तरण जो कुल आनुवंशिक सामग्री को संरक्षित करते हैं, और असंतुलित परिवर्तन जैसे विलोपन और दोहराव जो इसे बदलते हैं। यह बताता है कि ऐसे प्रकार कैसे उत्पन्न होते हैं, उनका पता कैसे लगाया जाता है, और वे किन तंत्रों से बीमारी का कारण बनते हैं। कॉपी संख्या द्वारा विशेष रूप से परिभाषित खुराक परिवर्तनों को कॉपी संख्या भिन्नता पर संबंधित विषय में अधिक विस्तार से बताया गया है; यह प्रविष्टि संदर्भ सामग्री है, नैदानिक मार्गदर्शन नहीं।

Key concepts

• विलोपन और दोहराव
• प्रतिलोमन
• स्थानान्तरण (पारस्परिक और रॉबर्टसोनियन)
• संतुलित बनाम असंतुलित पुनर्व्यवस्था
• ब्रेकपॉइंट और जीन व्यवधान
• गैर-एलीलिक समजात पुनर्संयोजन
• जीनोमिक विकार
• स्थिति प्रभाव

Mechanisms

संरचनात्मक विविधताएँ कई तंत्रों के माध्यम से उत्पन्न होती हैं, जिनमें दोहराए गए अनुक्रमों के बीच गैर-एलीलिक समजात पुनर्संयोजन (खंडीय दोहराव से घिरे क्षेत्रों में पसंदीदा), गैर-समजात अंत-संयोजन, और प्रतिकृति-आधारित त्रुटियाँ शामिल हैं। बीमारी का परिणाम पुनर्व्यवस्था के प्रकार और स्थान पर निर्भर करता है: असंतुलित विलोपन और दोहराव उन जीनों की खुराक को बदलते हैं जिन्हें वे फैलाते हैं; संतुलित प्रतिलोमन और स्थानान्तरण हानिरहित हो सकते हैं यदि वे जीनों को बचाते हैं लेकिन एक ब्रेकपॉइंट पर एक जीन को बाधित कर सकते हैं या एक जीन को उसके नियामक तत्वों से अलग कर सकते हैं (एक स्थिति प्रभाव)। पार्श्व दोहराव द्वारा मध्यस्थता की गई आवर्ती पुनर्व्यवस्थाएँ मान्यता प्राप्त जीनोमिक विकारों को जन्म देती हैं (Stankiewicz & Lupski, 2010; Feuk et al., 2006)। बड़े जनसंख्या अध्ययनों ने प्रति जीनोम हजारों संरचनात्मक विविधताओं को सूचीबद्ध किया है, जिनमें से अधिकांश सौम्य हैं (Sudmant et al., 2015)।

Clinical relevance

संरचनात्मक विविधताएँ कई गुणसूत्र और जीनोमिक विकारों का आधार हैं और विकासात्मक और प्रजनन संबंधी स्थितियों में योगदान करती हैं; संतुलित पुनर्व्यवस्थाएँ एक वाहक में चिकित्सकीय रूप से मौन हो सकती हैं फिर भी संतानों में असंतुलित परिणाम पैदा कर सकती हैं। विभिन्न परख (कैरियोटाइपिंग, गुणसूत्र माइक्रोएरे, और जीनोम अनुक्रमण) विभिन्न आकार श्रेणियों और संरचनात्मक परिवर्तन के प्रकारों का पता लगाते हैं। यह विषय बताता है कि ऐसे प्रकार कैसे उत्पन्न होते हैं और उनका वर्णन कैसे किया जाता है और यह व्यक्तिगत निदान या उपचार निर्णयों का आधार नहीं है।

Epidemiology

जनसंख्या-स्तर के अनुक्रमण से पता चलता है कि संरचनात्मक विविधताएँ, हालांकि एकल-न्यूक्लियोटाइड विविधताओं की तुलना में संख्या में बहुत कम हैं, प्रति जीनोम अधिक कुल बेस जोड़े को प्रभावित करती हैं; 2,504 जीनोम के एकीकृत मानचित्र ने हजारों संरचनात्मक विविधता स्थलों को सूचीबद्ध किया, जिनमें से अधिकांश सामान्य और सौम्य थे (Sudmant et al., 2015)।

Debates

क्या एक संतुलित पुनर्व्यवस्था बीमारी का कारण बन सकती है?

एक संतुलित स्थानान्तरण या प्रतिलोमन कुल आनुवंशिक सामग्री को संरक्षित करता है और सौम्य हो सकता है, लेकिन यह अभी भी बीमारी का कारण बन सकता है यदि एक ब्रेकपॉइंट एक जीन या उसके नियामक क्षेत्र को बाधित करता है, और यह असंतुलित युग्मक पैदा कर सकता है जिससे प्रभावित संतानें हो सकती हैं, इसलिए गुणसूत्र स्तर पर संतुलन एक तटस्थ प्रभाव की गारंटी नहीं देता है।

Seminal works

• feuk-2006
• stankiewicz-2010
• sudmant-2015

Frequently asked questions

संतुलित और असंतुलित पुनर्व्यवस्था में क्या अंतर है?

एक संतुलित पुनर्व्यवस्था (जैसे एक पारस्परिक स्थानान्तरण या प्रतिलोमन) DNA को आनुवंशिक सामग्री के शुद्ध लाभ या हानि के बिना पुनर्गठित करती है, जबकि एक असंतुलित पुनर्व्यवस्था (जैसे एक विलोपन या दोहराव) मौजूद DNA की कुल मात्रा को बदल देती है।

संरचनात्मक विविधताएँ बिंदु उत्परिवर्तन से कैसे भिन्न होती हैं?

बिंदु उत्परिवर्तन एक या कुछ न्यूक्लियोटाइड को बदलते हैं, जबकि संरचनात्मक विविधताओं में बड़े खंड शामिल होते हैं — आमतौर पर एक किलोबेस या अधिक — जिन्हें विलोपित, दोहराया, प्रतिलोमित या स्थानांतरित किया जाता है, जो अक्सर एक साथ कई जीनों या उनके विनियमन को प्रभावित करते हैं।