易位:片段错位
易位发生在一条染色体的一段断裂下来、并重新接到另一条染色体上时。如果这次互换中没有遗传物质的增减,就称为平衡性易位——携带平衡易位的人往往完全健康,因为他们所有的基因都在,只是重新排列了。问题出在下一代:在减数分裂中,平衡易位携带者可能产生不平衡的配子,其中某一段过多、另一段过少,从而增加生出携带多余或缺失物质孩子的风险。
罗伯逊易位是一种特殊形式,两条完整的染色体在着丝粒处融合成一条。当其中涉及 21 号染色体时,携带者可能传递一份实质上多出的 21 号拷贝——从而产生易位型唐氏综合征。这正是前文提到的唐氏综合征的遗传途径,它解释了为什么某些家庭存在标准的、与年龄相关的三体所不具有的再发风险。
易位并非只能遗传而来。某一个细胞系中获得性的易位可以驱动癌症。著名的费城染色体是 9 号与 22 号染色体之间的一次互换,它把两个基因融合成一个过度活跃的生长信号,是慢性髓性白血病的标志性特征。同样的细胞遗传学逻辑——断裂的末端以错误的组合重新接合——既贯穿遗传性疾病,也贯穿获得性肿瘤。
缺失、重复与微缺失
染色体缺失是某一段缺失了,使其中的基因只剩一份而非两份。染色体重复则相反:某一段加倍了,使这些基因有三份。两者都是拷贝数变异的形式,都会改变受影响区段内所有内容的基因剂量——这正是为什么即使是很小的改变,只要涉及关键基因,也可能产生超乎比例的影响。
当缺失太小、在常规核型上看不出来,却仍然删去了相邻的好几个基因时,结果便是微缺失综合征。由于丢失的区段跨越多个基因,这些病症表现为一组可识别的特征组合,而非单一性状——而要检出它们,需要比单凭显微镜更高分辨率的工具,这正是下一篇的主题。
Structural changes at a glance:
Deletion ...[A B C D E]... --> ...[A B D E]... (lost C)
Duplication ...[A B C D E]... --> ...[A B C C D E]. (extra C)
Translocation chr-A: [..X..] chr-B: [..Y..]
--> chr-A: [..Y..] chr-B: [..X..]
Balanced translocation: all material present, just relocated
-> carrier usually healthy, but gametes may be unbalanced
Microdeletion: deletion too small for the karyotype to resolve
-> needs FISH or microarray to detect