3. Делеции
Делеция – это утрата какого-либо участка хромосомы. Делеции открыл в 1917 г. К. Бриджес генетическими методами. Впервые увидели делеции под микроскопом и предложили термин Т. Пайнтер и Г. Меллер в 1929 г.
Рассмотрим пример. В нормальной хромосоме гены расположены в определенном порядке:
А B C D E F
•
При потере фрагмента хромосомы возможны два варианта:
A B E F
•
или A B C
•
т.е. может быть потеряна средняя или концевая часть хромосомы.
Гетерозиготные делеции цитологически выявляются из-за наличия петли в нормальном гомологе:
А B D E F
•
•
А B D E F
C
Для делеций также существуют определенные обозначения, например, Df(l)C-D (для первого случая) или Df(l)D-F (для второго). Эта запись означает, что делеция (deficiency) произошла в первой (1) хромосоме, а буквы или цифры после скобок – удаляемый сегмент.
Делеции используются для картирования генов, для этого необходимо иметь серию перекрывающихся делеций.
Делеции не могут быть очень длинными, поскольку чем они длиннее, тем больше вероятность того, что в удаленном участке находится ген, необходимый для выживания в двух дозах. У человека синдром «кошачьего крика» (кариотип 5р-) возникает у гетерозигот по делеции в коротком плече пятой хромосомы. У младенцев-гетерозигот очень высокий мяукающий плач, кроме этого микроцефалия (малый размер головы), значительные нарушения физического и умственного развития.
Особи с очень маленькими делециями в гомозиготе могут оказаться жизнеспособными. Такие делеции обнаружены у кукурузы, дрозофилы и других организмов. У E.coli нелетальные делеции составляют около 1 % генома. У дрозофилы самая большая из известных делеций, не препятствующих в гомозиготном состоянии жизнеспособности, имеет длину до 4 дисков политенных хромосом.
С другой стороны, у дрозофилы известны огромные делеции, фактически не влияющие на жизнеспособность в гетерозиготном состоянии. Так, может быть утеряна преобладающая часть Х-хромосомы – остаются только центромеры и теломеры. Хромосомы с такими делециями называют мини-хромосомами. Они нормально ведут себя во время клеточных делений, однако могут существовать только при наличии нормальной гомологичной им хромосомы.
4. Дупликации
Дупликация – это дополнительный наследственный материал, идентичный тому, который уже есть в геноме. Дупликации открыл К. Бриджес в 1919 г. Рассмотрим расположение генов в дупликациях разных типов. Нормальная хромосома:
А B C D E F
•
1. Дупликация участка АВС – транспозиция в одной и той же хромосоме:
А В C D E F А В C
•
2. Тандемная дупликация участка АВС:
А В C А В С D E F
•
3. Дупликация (инсерционная транслокация, транспозиция) участка АВС в результате встраивания его в другую хромосому:
А B C D E F А В C G H I
•
•
Дупликации обозначают, например, так: Dp(l ; l) ABC или
Tp (l ; l) ABC, т.е. дупликация (Dp) материала (ABC) первой хромосомы в первой же хромосоме (l ; l) или, что то же самое, дупликация участка АВС за счет транспозиции (Тр) в эту же хромосому.
Дупликация материала АВС первой хромосомы во второй хромосоме (транспозиция участка АВС первой хромосомы во вторую) обозначается как Dp(l ; 2) ABC или Tp (l ; 2) ABC.
На цитологическом уровне у гетерозигот по дупликации в несущем ее гомологе образуется петля:
А B C D E F
•
•
А B С D E F
А C
В
Дупликации используются для «перекрытия» действия летальных мутаций или делеций. Так, возникновение летали или делеции в Х – хромосоме дрозофилы будет приводить к гибели самцов, несущих эту хромосому в гемизиготном состоянии. Однако наличие материала Х – хромосомы, содержащего нормальный аллель летали и включенного в любую из хромосом (аутосому, Х- или Y-хромосому), делает самца жизнеспособным и позволяет скрещивать его с самками.
Дупликации могут иногда проявляться в фенотипе. Наиболее известным примером служит мутация Bar у дрозофилы, которая возникает в результате дупликации маленького участка Х-хромосомы. Если этот участок утроен, то мутация называется Double Bar.