Procesul de ștergere spontană trebuie să includă două pauze cromozomiale pentru a elimina segmentul intermediar. Dacă cele două capete se unesc și unul dintre ele poartă centromerul, rezultă un cromozom scurtat, despre care se spune că poartă o deleție. Fragmentul șters este acentric; în consecință este imobil și se va pierde. Un mutagen eficient pentru inducerea de tot felul de rearanjări cromozomiale este radiația ionizantă. Acest tip de radiații, dintre care razele X și razele γ sunt exemple, este extrem de energic și provoacă pauze cromozomiale. Modul în care pauzele se re-determină determină tipul de rearanjare produs. Sunt posibile două tipuri de ștergere. Două pauze pot produce o ștergere interstițială, așa cum se arată în Figura 17-2. În principiu, o singură pauză poate provoca o ștergere terminală; dar, din cauza necesității sfaturilor cromozomiale speciale (telomeri), este probabil ca ștergerile aparente terminale să includă două pauze, una aproape de telomer.

Figura 17-2

Ștergerile terminale și interstițiale. Cromozomul poate fi rupt atunci când este lovit de radiații ionizante (săgeți ondulate). O deleție terminală este pierderea capătului unui cromozom. O ștergere interstițială rezultă după ce sunt induse două rupturi dacă partea terminală (mai mult …)

Efectele ștergerilor depind de mărimea lor. O mică ștergere într-o genă, numită ștergere intragenică, inactivează gena și are același efect ca alte mutații nule ale genei respective. Dacă fenotipul nul homozigot este viabil (ca, de exemplu, în albinismul uman), atunci ștergerea homozigotă va fi, de asemenea, viabilă. Ștergerile intragenice se pot distinge de modificările nucleotidice unice, deoarece acestea nu sunt reversibile.

în această secțiune, ne vom ocupa de deleții multigenice, cele care elimină de la două la câteva mii de gene. Ștergerile multigenice au consecințe grave. Dacă prin consangvinizare o astfel de ștergere se face homozigotă (adică dacă ambii omologi au aceeași ștergere), atunci combinația este aproape întotdeauna letală. Acest rezultat sugerează că majoritatea regiunilor cromozomilor sunt viabilitate fornormală esențială și că eliminarea completă a oricărui segment din genom este nedeterioratoare. Chiar și indivizii heterozigoți pentru o ștergere multigenică – cei cu omolog normal normal și unul care poartă ștergerea – pot să nu supraviețuiască. Există mai multe motive posibile pentru acest eșec de supraviețuire. În primul rând, un genom a fost „reglat fin” în timpul evoluției pentru a necesita un echilibru specific de gene, iar ștergerea a supărat acest echilibru. Vom întâlni această noțiune de echilibru de mai multe ori în acest capitol și în următorul, deoarece mai multe tipuri diferite de mutații cromozomiale supără teratul, sau echilibrul genelor dintr-un genom. În al doilea rând, în multe organisme există mutații letale și alte mutații dăunătoare necesare în tot genomul. Dacă sunt „acoperite” de alele de tip sălbatic pe celălalt omolog, aceste recesive nu sunt exprimate. „descoperiți” recesivi, permițând exprimarea lor la nivel fenotipic.

Cu toate acestea, unele deleții mici sunt viabile în combinație cu un omolog normal. În aceste cazuri, deleția poate fi uneori identificată prin analize citogenetice. Dacă cromozomii meiotici sunt examinați într-un transport individual Într-o ștergere heterozigotă, regiunea ștergerii poate fi determinată de eșecul segmentului corespunzător pe omologul normal la pereche, rezultând o buclă de ștergere (Figura 17-3a). La insecte, deletionloops sunt detectate în cromozomii politenici, în care omologii sunt fuzionați (Figura 17-3b). O ștergere poate fi atribuită unei locații specifice cromozomului, determinând care cromozom arată bucla de eliminare și poziția buclei de-a lungul cromozomului.

Figura 17-3

Configurații în buclă într-un deletion heterozigot Drosophila. În perechea meiotică, omologul normal formează o buclă. Genele din această buclă nu au alele cu care să se sinapseze. Cromozomii Becausepolytene din Drosophila au modele de bandă specifice, (mai mult …)

Ștergerile unor regiuni cromozomiale produc propriile lor fenotipuri unice. Un goodexample este o ștergere a unei regiuni specifice cromozomiale mici a Drosophila. Atunci când un omolog poartă ștergerea, flyshows prezintă un fenotip unic de aripi, astfel încât ștergerea acționează ca o mutație dominantă în acest sens. Ștergerea este însă letală atunci când este homozigotă și, prin urmare, acționează ca fiind necesară în ceea ce privește efectul său letal. Efectul fenotipic dominant specific al anumitor deleții ar putea fi cauzat de una dintre rupturile cromozomiale aflate în interiorul agenei, care, atunci când este întreruptă, va acționa ca o mutație dominantă.

Care sunt proprietățile genetice ale delețiilor?În plus față de criteriile citogenetice, există mai multe criterii pur genetice pentru deducerea prezenței unei deleții. Aceste criterii sunt deosebit de utile la speciile ale căror cromozomi nu sunt ușor de analizat citogenetic.

Două criterii genetice pe care le-am întâlnit deja. Primul este eșecul tehromozomului de a supraviețui ca homozigot; totuși, acest efect ar putea fi produs și de orice mutație letală. În al doilea rând, cromozomii cu deleții nu pot reveni niciodată la o stare anormală. Acest criteriu este util numai dacă există anumite fenotipuri specifice asociate cu ștergerea.

Un al treilea criteriu este acela că, în ștergerile heterozigote, frecvențele recombinante dintre genele care flanșează ștergerea sunt mai mici decât în încrucișările de control. Acest lucru face sensul intuitiv deoarece o parte a regiunii conține o regiune cromozomială nepereche, care nu poate participa la încrucișare. Vom vedea că inversiunile au un efect similar asupra frecvențelor recombinante, dar se pot distinge în alte moduri.

Un al patrulea criteriu pentru deducerea prezenței unei ștergeri este acela că ștergerea asigurării pe un omolog uneori demască alelele recesive prezente pe celălalt omolog, ducând la expresia lor neașteptată. Luați în considerare, de exemplu, ștergerea prezentată în următoarea diagramă:

În acest caz, nu este de așteptat niciuna dintre cele șase alele recesive. să fie exprimat, dar, dacă se exprimă ifb și c, atunci se sugerează că o ștergere a avut loc pe celălalt omolog care se întinde pe locurile b + și c +. Deoarece în astfel de cazuri se pare că alelele recesive prezintă dominanță, efectul este numit pseudodominanță.

Efectul de pseudodominanță poate fi utilizat și în direcția opusă. Un set cunoscut de ștergeri suprapuse este utilizat pentru a localiza pozițiile de hartă ale alelelor mutante noi. Această procedură se numește mapare de ștergere. Un exemplu din fluturașul Drosophila este prezentat în Figura 17-4. În această diagramă, harta de recombinare este afișată în partea de sus, marcată cu distanțe în unități de hartă de la capătul din stânga. Barele orizontale de sub tehromozom arată amploarea ștergerilor identificate în stânga. Mutationprune (pn), de exemplu, prezintă pseudodominanță numai cu ștergere264-38, care determină locația sa în regiunea 2D-4 la 3A-2. Cu toate acestea, fa arată pseudodominanța cu toate, cu excepția a două ștergeri, astfel încât poziția sa poate fi identificată la banda 3C-7.

Figura 17- 4

Localizarea genelor în regiunile cromozomiale prin observarea pseudodominanței în Drosophila heterozigoți pentru deleție și cromozomi normali. Barele roșii arată extinderea segmentelor șterse în 13deletions. Toate alelele recesive cuprinse de o ștergere vor fi exprimate. (mai mult …)

Analiza ștergerii face posibilă compararea unei hărți de legătură bazată pe frecvența recombinantă cu harta cromozomială bazată pe cartarea ștergerii. În general, unde s-a făcut această comparație, hărțile corespund bine – o susținere citologică satisfăcătoare a unei creații pur genetice.

MESAJ

Hărțile cromozomiale realizate prin analiza acoperirii ștergerii sunt congruent cu linkagemaps realizate prin analiza frecvenței recombinante.

Mai mult, pseudodominanța poate fi utilizată pentru a mapa o mică ștergere care nu poate fi vizualizat microscopic. Să luăm în considerare un cromozom X în Drosophila care poartă un letal recesiv suspectat de adelere; numim acest cromozom „X *”. Putem traversa femele purtătoare de X * cu alele recesive purtătoare de loci ale loci pe acel cromozom. De exemplu, o hartă a locilor din regiunea vârfului este

div. / swa arată fenotipul swa recesiv și X * / w arată fenotipul recesiv w). Apoi avem dovezi genetice bune pentru o ștergere a cromozomului care include cel puțin theswa și w loci, dar nu gt orrst.

MESAJ

Ștergerile sunt recunoscute genetic prin (1) RF redusă, (2) pseudodominanță, (3) letalitate recesivă și (4) lipsa mutației inverse și citologic prin (5) bucle de ștergere.

Clinicienii găsesc în mod regulat deleții în cromozomii umani. În majoritatea cazurilor, delețiile sunt relativ mici, dar au totuși un efect fenotipic advers, chiar dacă heterozigoți. regiunile cromozomiale umane provoacă sindroame unice de anomalii fenotipice. Un exemplu este sindromul cri duchat, cauzat de o ștergere heterozigotă a vârfului brațului scurt al cromozomului 5 (Figura 17-5). Este convenția de a apela brațul scurt al unui cromozom p și de a apela brațul lung. Benzile specifice șterse în sindromul cri du chat sunt 5p15.2 și 5p15.3, cele mai duble benzi distale identificabile pe 5p.Cel mai caracteristic fenotip din sindrom este cel care îi dă numele, strigătele distincte de pisică, făcute de sugari cu această ștergere. Alte manifestări fenotipice ale sindromului sunt microencefalii (capul anormal de mic) și o față asemănătoare lunii. La fel ca sindroamele cauzate de alte ștergeri, sindromul cri du chat include și o întârziere mentală.

Figura 17-5

Cauza sindromului cri du chat al anomaliilor la om este pierderea vârfului brațului scurt al unuia dintre omologii cromozomului 5.

Majoritatea ștergerilor umane, cum ar fi cele pe care tocmai le-am luat în considerare, apar spontan în linia germinală a unui părinte normal al unei persoane afectate; astfel, nu se găsesc semne ale deleieturilor în cromozomii somatici ai părinților. Cu toate acestea, așa cum vom vedea într-o secțiune ulterioară, unele ștergeri umane sunt produse de nereguli meiotice într-un heterozigot părinte pentru un alt tip de rearanjare. Sindromul Cri du chat, de exemplu, poate rezulta dintr-un părinte heterozigot pentru o translocație.

Geneticienii au cartografiat genele umane din deleții utilizând o tehnică moleculară numită hibridizare in situ. Această tehnică a fost introdusă în capitolele 3 și 6, dar deocamdată putem revedea elementele de bază pentru a arăta utilitatea ștergerilor. Dacă o genă interesantă sau un alt fragment de ADN a fost izolat cu utilizarea tehnologiei moleculare moderne, acesta poate fi etichetat cu etichetă aradioactivă sau chimică și apoi adăugat la un preparat cromozomal sub temicroscop. Într-o astfel de situație, ADN-ul recunoaște și se leagă fizic de omologul său cromozomial normal prin împerechere de nucleotide și este recunoscut ca un punct de radioactivitate sau colorant. Localizarea precisă a acestor pete este dificil de corelat cu benzi specifice, dar tehnica de ștergere vine în ajutor. Dacă o deleție se întâmplă să se întindă asupra locusului în cauză, nu va apărea nicio pată atunci când testul este efectuat cu cromozomul care transportă deleția, deoarece regiunea pentru legare pur și simplu nu este prezentă (Figura 17-6). Salvând liniile celulare de la pacienții cu deleții, geneticiștii dezvoltă panouri de test cu suprapuneri care se întind pe regiuni cromozomiale specifice, iar aceste panouri de test pot fi utilizate pentru a identifica poziția unei gene. Un exemplu din cromozomul 11 este prezentat în Figura 17-7. Extinderea ștergerilor din panoul de testare este prezentată ca bare verticale, iar fragmentele de ADN codificate supuse testării sunt prezentate în dreapta. Dacă fragmentul 270, de exemplu, nu a reușit să se lege de ștergerile35, 8, 10, 7, 9, 23, 24, A2, 27A și 4D, dar s-a legat de celelalte ștergeri, se poate deduce că această bucată de ADN provine inițial regiunea cuprinsă de 11q13.5 și 11q21.

Figura 17-6

Spoturile radioactive apar pe doar un cromozom 11, deoarece celălalt are o deleție în regiunea în care se leagă ADN-ul radioactiv.

Figura 17-7

Fragmente de ADN uman mapate în regiuni de cromozomul 11 prin eșecul lor de a se lega de deleții particulare. Barele roșii indică întinderea selecțiilor, iar fragmentele de ADN care au fost mapate sunt identificate la dreapta. Observați că fragmentul 270, de exemplu, (mai mult …)

Mutațiile cromozomiale apar adesea în celulele canceroase și vom vedea mai multe cazuri în acest capitol și în următorul. De exemplu, Figura 17-8 prezintă unele deleții găsite în mod constant în tumorile solide. Nu toate celulele dintr-o tumoare prezintă deleția indicată și adesea se poate găsi un amestec de mutații cromozomiale diferite într-o singură tumoare. Contribuția acestor modificări la fenotipul cancerului nu este înțeleasă.

Figura 17-8

Eliminări găsite în mod constant în mai multe tipuri diferite de tumori solide la om. Numerele benzilor indică puncte de întrerupere recurente. (După JorgeYunis.)

O diferență interesantă între animale și plante este dezvăluită prin ștergeri. Un maleanimal care este heterozigot pentru un cromozom de deleție și unul normal produce spermă funcțională care transportă fiecare dintre cei doi cromozomi în numere aproximativ egale. Cu alte cuvinte, sperma pare să funcționeze într-o anumită măsură, indiferent de conținutul lor genetic. La plantele diploide, pe de altă parte, polenul produs de heterozigotul de adelere este de două tipuri: (1) polen funcțional care transportă cromozomul normal și (2) polen nefuncțional (sau avortat) care transportă omologul deficient. Astfel, celulele polenice par să fie sensibil la modificările cantității de cromozomalmaterial, iar această sensibilitate ar putea acționa pentru a elimina ștergerile. Situația este puțin diferită pentru plantele poliploide, care sunt mult mai tolerante la poleneteliere. Această toleranță se datorează faptului că chiar și polenul poartă mai multe seturi de cromozomi, iar pierderea unui segment într-unul dintre aceste seturi este mai puțin crucială decât ar fi într-o celulă de polen haploidă.Ovulele din plantele diploide sau poliploide sunt, de asemenea, destul de tolerante la deleții, probabil din cauza efectului nutritiv al țesuturilor materne din jur.