Đảo đoạn và Chuyển đoạn

Đảo đoạn và chuyển đoạn là những tái sắp xếp cấu trúc làm thay đổi định hướng hoặc vị trí của các đoạn nhiễm sắc thể mà không nhất thiết làm thay đổi tổng lượng vật chất di truyền. Đảo đoạn làm đảo ngược định hướng của một đoạn trong một nhiễm sắc thể, trong khi chuyển đoạn di chuyển một đoạn đến một vị trí nhiễm sắc thể mới, thường là do trao đổi giữa hai nhiễm sắc thể. Cả hai loại này thường cân bằng và không có biểu hiện lâm sàng ở người mang, nhưng chúng có thể gây ra những hậu quả quan trọng đối với chức năng gen và đối với các nhiễm sắc thể được truyền cho thế hệ sau.

Definition

Đảo đoạn là một tái sắp xếp cấu trúc trong đó một đoạn nhiễm sắc thể bị cắt bỏ và chèn lại theo hướng ngược lại trong cùng một nhiễm sắc thể; chuyển đoạn là một tái sắp xếp trong đó một đoạn được chuyển đến một vị trí nhiễm sắc thể khác, điển hình là do trao đổi tương hỗ giữa hai nhiễm sắc thể không tương đồng hoặc do sự hợp nhất của hai nhiễm sắc thể tâm đầu (chuyển đoạn Robertsonian).

Scope

Chủ đề này bao gồm các định nghĩa về đảo đoạn (quanh tâm và cạnh tâm) và chuyển đoạn (tương hỗ và Robertsonian), các cơ chế tạo ra chúng, cách chúng hoạt động trong quá trình giảm phân, và lý do tại sao người mang cân bằng vẫn có thể tạo ra giao tử không cân bằng. Chủ đề này xem xét các tái sắp xếp này như một vấn đề di truyền tế bào trong các tái sắp xếp nhiễm sắc thể cấu trúc chứ không phải là hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Đoạn nào được định hướng lại hoặc di chuyển, và đến đâu?
• Sự tái sắp xếp là tương hỗ, Robertsonian, quanh tâm hay cạnh tâm?
• Nó có làm gián đoạn một gen hay tạo ra một sự hợp nhất bất thường tại các điểm đứt gãy không?
• Nó phân ly như thế nào ở giảm phân, và những giao tử nào có thể được tạo ra?

Key concepts

• Chuyển đoạn tương hỗ
• Chuyển đoạn Robertsonian
• Đảo đoạn quanh tâm và cạnh tâm
• Gián đoạn gen tại điểm đứt gãy và hợp nhất gen
• Người mang cân bằng
• Phân ly giảm phân và giao tử không cân bằng
• Vòng đảo đoạn và ức chế bắt chéo

Mechanisms

Đảo đoạn và chuyển đoạn phát sinh khi nhiễm sắc thể bị đứt gãy sợi đôi và được nối lại theo một cấu hình mới; tái tổ hợp giữa các trình tự tương tự và sửa chữa sai sót, như được Hastings và cộng sự đánh giá, có thể nối các điểm đứt gãy mà bình thường không nằm cạnh nhau. Khi các điểm đứt gãy nằm trong hoặc gần các gen, chúng có thể làm gián đoạn một gen hoặc đặt cạnh nhau các phần của hai gen để tạo ra một gen hợp nhất. Mặc dù người mang cân bằng có bộ vật chất di truyền bình thường, các nhiễm sắc thể tái sắp xếp cặp đôi bất thường ở giảm phân — tạo thành các vòng đảo đoạn hoặc tứ bội — để sự bắt chéo hoặc phân ly không cân bằng có thể tạo ra các giao tử mang các đoạn bị lặp hoặc bị mất. Trong ung thư, các sự kiện thảm khốc đơn lẻ có thể tạo ra một số lượng lớn các tái sắp xếp cùng một lúc, một quá trình mà Stephens và cộng sự gọi là chromothripsis.

Clinical relevance

Đảo đoạn và chuyển đoạn cân bằng thường được xác định trong quá trình đánh giá sẩy thai liên tiếp, vô sinh hoặc sinh con với bộ nhiễm sắc thể không cân bằng, và các chuyển đoạn với các điểm đứt gãy cụ thể là những phát hiện tái diễn trong một số bệnh ung thư. Mục này mô tả cách các tái sắp xếp này được phân loại và cách chúng hoạt động ở giảm phân; đây là một nguồn tài liệu tham khảo chứ không phải là cơ sở cho các quyết định sinh sản, chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

Epidemiology

Chuyển đoạn tương hỗ và Robertsonian cân bằng, cùng với đảo đoạn, nằm trong số những phát hiện cấu trúc thường gặp hơn trong dân số nói chung, và nhiều người mang khỏe mạnh và chỉ được phát hiện thông qua tiền sử sinh sản hoặc nghiên cứu gia đình. Tần suất chính xác thay đổi tùy theo quần thể được nghiên cứu và độ phân giải của phương pháp di truyền tế bào.

History

Đảo đoạn và chuyển đoạn là một trong những tái sắp xếp cấu trúc đầu tiên được mô tả trong di truyền tế bào cổ điển, với chuyển đoạn Robertsonian được đặt tên theo sự hợp nhất của các nhiễm sắc thể tâm đầu được mô tả sớm trong sinh học nhiễm sắc thể. Các nghiên cứu dựa trên trình tự sau này, được Alkan và cộng sự đánh giá và được minh họa bằng các phát hiện chromothripsis của Stephens và cộng sự, đã tiết lộ các tái sắp xếp phức tạp và tập trung vượt ra ngoài các trao đổi tương hỗ đơn giản được nhìn thấy lần đầu dưới kính hiển vi.

Key figures

• W. R. B. Robertson
• James R. Lupski
• Peter J. Campbell

Seminal works

• hastings-2009
• stephens-2011
• alkan-2011

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa đảo đoạn và chuyển đoạn là gì?

Đảo đoạn làm đảo ngược định hướng của một đoạn trong một nhiễm sắc thể duy nhất, trong khi chuyển đoạn di chuyển một đoạn đến một vị trí nhiễm sắc thể khác, điển hình là do trao đổi giữa hai nhiễm sắc thể khác nhau.

Tại sao một người mang chuyển đoạn cân bằng khỏe mạnh lại có thể có con bị ảnh hưởng?

Bởi vì các nhiễm sắc thể tái sắp xếp cặp đôi và phân ly bất thường trong quá trình giảm phân, một người mang cân bằng có thể tạo ra các giao tử mang các đoạn bị lặp hoặc bị mất, dẫn đến một bộ nhiễm sắc thể không cân bằng ở con cái mặc dù người mang có lượng vật chất di truyền bình thường.