Tái sắp xếp nhiễm sắc thể

Nhiễm sắc thể có thể bị đứt gãy và nối lại theo những cấu hình mới, xóa, nhân đôi, đảo ngược hoặc hoán đổi các đoạn, và những thay đổi cấu trúc này làm thay đổi liều lượng gen, phá vỡ gen hoặc xáo trộn sự di truyền.

Definition

Tái sắp xếp nhiễm sắc thể là một thay đổi cấu trúc trong nhiễm sắc thể, trong đó một đoạn bị xóa, nhân đôi, đảo ngược hoặc di chuyển đến một vị trí mới, làm thay đổi sự sắp xếp của các gen mà không nhất thiết làm thay đổi tổng số nhiễm sắc thể.

Scope

Chủ đề này bao gồm các loại tái sắp xếp cấu trúc chính, cụ thể là mất đoạn, lặp đoạn, đảo đoạn và chuyển đoạn, sự phân biệt giữa tái sắp xếp cân bằng và không cân bằng, sự hình thành các vòng đảo đoạn cận tâm và quanh tâm và ảnh hưởng của chúng đến tái tổ hợp, hậu quả của chuyển đoạn tương hỗ và chuyển đoạn Robertson đối với sự hình thành giao tử, và các kiểu hình lâm sàng phát sinh. Nó đề cập đến những thay đổi trong cấu trúc nhiễm sắc thể; những thay đổi về số lượng nhiễm sắc thể được đề cập trong chủ đề liền kề.

Core questions

• Điều gì phân biệt mất đoạn, lặp đoạn, đảo đoạn và chuyển đoạn?
• Tại sao các tái sắp xếp cân bằng thường vô hại đối với người mang nhưng lại rủi ro cho con cái?
• Các đảo đoạn ngăn chặn sự phục hồi của các giao tử tái tổ hợp như thế nào?
• Các chuyển đoạn tương hỗ và chuyển đoạn Robertson ảnh hưởng đến khả năng sống của giao tử như thế nào?

Key concepts

• Mất đoạn và lặp đoạn
• Đảo đoạn cận tâm và quanh tâm
• Chuyển đoạn tương hỗ và chuyển đoạn Robertson
• Tái sắp xếp cân bằng so với không cân bằng
• Ảnh hưởng đến tái tổ hợp và sự hình thành giao tử

Mechanisms

Các tái sắp xếp phát sinh khi nhiễm sắc thể bị đứt gãy và các đầu bị đứt nối lại một cách bất thường, thường được hỗ trợ bởi các trình tự lặp lại bị sai lệch; đảo đoạn buộc nhiễm sắc thể tạo thành các vòng trong quá trình bắt cặp giảm phân để các trao đổi chéo tạo ra các giao tử không cân bằng, và chuyển đoạn tạo ra các cấu hình phân ly để tạo ra các giao tử có vật chất bị thiếu hoặc thừa.

Clinical relevance

Các tái sắp xếp cấu trúc gây ra các hội chứng được xác định rõ thông qua sự mất cân bằng liều lượng gen, chiếm nhiều trường hợp sẩy thai liên tiếp ở những người mang chuyển đoạn cân bằng, và thúc đẩy ung thư khi chúng hợp nhất hoặc kích hoạt gen, như trong nhiễm sắc thể Philadelphia của bệnh bạch cầu tủy mãn tính.

History

Nghiên cứu di truyền học tế bào ban đầu trên ruồi giấm Drosophila đã tiết lộ các mất đoạn, lặp đoạn và đảo đoạn thông qua các dấu hiệu di truyền và nhiễm sắc thể của chúng; McClintock đã liên kết các nhiễm sắc thể bị đứt gãy với sự mất ổn định di truyền, và việc Rowley xác định các chuyển đoạn cụ thể trong bệnh bạch cầu vào những năm 1970 đã chứng minh rằng các tái sắp xếp thúc đẩy ung thư ở người.

Key figures

• Barbara McClintock
• Alfred Sturtevant
• Janet Rowley

Seminal works

• klug2019

Frequently asked questions

Chuyển đoạn cân bằng là gì?

Chuyển đoạn cân bằng là sự hoán đổi các đoạn giữa các nhiễm sắc thể mà không làm tăng hoặc mất vật chất di truyền, vì vậy người mang thường khỏe mạnh; tuy nhiên, sự tái sắp xếp có thể tạo ra các giao tử không cân bằng, làm tăng nguy cơ sẩy thai hoặc con cái bị ảnh hưởng.

Tại sao đảo đoạn làm giảm số lượng con cái tái tổ hợp được phục hồi?

Khi một nhiễm sắc thể mang đảo đoạn bắt cặp với nhiễm sắc thể tương đồng bình thường của nó, vùng này tạo thành vòng để thẳng hàng, và các trao đổi chéo trong vòng tạo ra các giao tử có lặp đoạn và mất đoạn thường không khả thi, vì vậy các kiểu tái tổ hợp hiếm khi được phục hồi.