In der Genetik kommt es zu Translokationen, wenn Chromosomen brechen und sich die Bruchstücke an andere Chromosomen anlagern. Diese Vermischung des genetischen Materials hat wichtige Folgen. Den entstandenen Chromosomen fehlen einige genetische Informationen, andere sind übermäßig stark vorhanden. Viele wichtige klinische Erkrankungen wie das Down-Syndrom und die chronische myeloische Leukämie sind auf Translokationsmutationen zurückzuführen.
Was ist eine Translokationsmutation?
Eine durch eine Translokation verursachte Veränderung der Chromosomenstruktur und des Chromosomeninhalts ist eine Translokationsmutation. Viele Gene können zwischen Chromosomen übertragen werden. Solche Translokationsmutationen können zu Störungen des Wachstums, der Entwicklung und der Funktion der Körperzellen und -systeme führen.
Menschliche Zellkerne haben 23 Chromosomenpaare. Zweiundzwanzig davon sind gepaart (Autosomen genannt) und mit den Nummern 1 bis 22 versehen. Das letzte Paar sind die Geschlechtschromosomen (X und Y). Jedes Chromosom hat zwei Arme, p und q genannt. Diese beiden Arme sind an einer Struktur verbunden, die Zentromer genannt wird.
Es gibt zwei Arten von Translokationschromosomen: reziproke und Robertsonsche Mutation. Bei einer reziproken Translokation haben zwei verschiedene Chromosomen Teile miteinander ausgetauscht. Bei einer Robertsonschen Translokation hängt ein ganzes Chromosom am Zentromer an ein anderes an.
Solange in der Zelle kein genetisches Material gewonnen oder verloren geht, werden Translokationen als ausgewogene Translokationen bezeichnet. Wenn genetisches Material verloren geht oder zunimmt, handelt es sich um eine unausgewogene Translokation.
Veränderungen der Chromosomenstruktur
Veränderungen in der Chromosomenstruktur wirken sich auf viele Gene aus und stören die Proteinsynthese in der Zelle. Die Störung der Proteinsynthese kann die Struktur und Funktion von Zellen und Geweben beeinträchtigen. Abgesehen von Translokationen gibt es folgende Veränderungen in der Chromosomenstruktur:
Deletionen. Dies geschieht, wenn ein Chromosom bricht und ein Teil seines genetischen Materials verloren geht. Deletionen können klein oder groß sein und einige wenige bis hunderte von Genen betreffen. Ein Beispiel für eine Deletion ist das 22q11.2-Deletionssyndrom, das bei den betroffenen Kindern Defekte an Herz, Mund, Rachen, Gehirn, Nieren und anderen Organen verursacht.
Verdoppelungen. Dies ist der Fall, wenn ein Teil oder das gesamte genetische Material eines Chromosoms abnormal kopiert wird. Die Zelle verfügt dann über zusätzliche Kopien des genetischen Materials aus dem kopierten Abschnitt.
Inversionen. Dies ist der Fall, wenn ein Chromosom an zwei Stellen bricht. Das gebrochene Stück dreht sich um und fügt sich an das Chromosom an. Dabei können einige genetische Informationen verloren gehen. Inversionen können das Zentromer betreffen.
Isochromosomen. Diese Chromosomen haben zwei identische Arme. Anstelle des üblichen einen p- und eines q-Arms haben Isochromosomen zwei p- oder zwei q-Arme. Ihnen fehlt das genetische Material des fehlenden Arms und sie verfügen über das doppelte Material des zusätzlichen Arms.
Dizentrische Chromosomen. Diese Chromosomen haben zwei Zentromere. Sie entstehen durch die Fusion von zwei Chromosomenstücken, die jeweils ein Zentromer haben. Dizentrische Chromosomen sind instabil und haben oft einen Teil des genetischen Materials verloren.
Ring-Chromosomen. Sie entstehen, wenn die Enden eines Chromosoms abreißen. Die Arme verbinden sich dann zu einer kreisförmigen Struktur. Dabei geht etwas genetisches Material verloren, und das Zentromer kann im Ring vorhanden sein oder auch nicht.
Wann sind Translokationen wichtig?
Der menschliche Körper besteht aus Millionen von Zellen. Veränderungen der Chromosomenstruktur in einer einzelnen Zelle sind wahrscheinlich nicht von Bedeutung. Diese eine Zelle wird nicht gut funktionieren und vielleicht bald absterben. Translokationen sind wichtig, wenn sie in einer großen Population von Zellen auftreten.
Translokationsmutationen sind am schädlichsten, wenn sie in einem Spermium, einer Eizelle oder einer Zygote auftreten. Zu diesem Zeitpunkt gibt es von jedem Chromosom nur eine Kopie. Jeder Verlust oder jede Hinzufügung von genetischem Material zu einem Chromosom kann katastrophale Folgen haben. Die eine Zelle vermehrt sich in Millionen von Zellen und bildet die Gewebe und Organe des Menschen. Die Translokation und die damit verbundenen Veränderungen der genetischen Information wirken sich auf jede Zelle aus. Manchmal geschieht die Translokation auch später, nach der Empfängnis. Dann gibt es zwei Zellpopulationen, eine mit normalen Chromosomen und eine mit der Translokation. Dies wird als Mosaizismus bezeichnet.
Beispiel für eine Translokationsmutation
Translokationsmutationen können für die Person, die sie hat, unbedeutend sein. Zum Beispiel kann eine Person eine balancierte Translokation zwischen den Chromosomen 7 und 21 haben. Die q-Arme der beiden Chromosomen sind vertauscht worden. Diese Person verfügt jedoch über das gesamte genetische Material, das für eine normale Proteinsynthese und -funktion erforderlich ist. Sie haben keinerlei gesundheitliche Probleme, da die Chromosomenverschiebung ausgeglichen ist.
Für die Fortpflanzung werden Spermien und Eizellen gebildet, und jedes Chromosomenpaar wird aufgespalten. Die Spermien und Eizellen haben nur eine Kopie jedes Chromosoms. Diese Fortpflanzungszellen können ein Chromosom 7 mit dem angehängten 21q haben. Diese Spermien oder Eizellen haben auch ein normales Chromosom 21. Wenn es sich mit der gegenüberliegenden Fortpflanzungszelle zu einer Zygote verbindet, befinden sich drei 21q in der Zelle. Das Kind wird mit drei Kopien des q-Arms des Chromosoms 21 geboren und weist die Symptome der Trisomie 21 (Down-Syndrom) auf.
Krankheit, die durch eine Translokationsmutation verursacht wird
Down-Syndrom. Dies wird in der Regel durch eine chromosomale Nicht-Disjunktion verursacht. Das Sperma oder die Eizelle hat zwei vollständige Chromosomen 21, die Zygote hat am Ende drei (Trisomie 21). Ein kleiner Teil der Fälle wird jedoch durch eine chromosomale Translokation verursacht, meist zwischen den Chromosomen 14 und 21. Das Kind hat zwei vollständige Chromosomen 21 und ein 21q, das an das Chromosom 14 angehängt ist. Der q-Arm des Chromosoms 21 scheint das genetische Material zu tragen, das die Down-Syndrom-Manifestationen verursacht. Diese Kinder weisen schwerwiegende Anomalien des Herzens, der Eingeweide und der Wirbelsäule auf. Später leiden diese Kinder an Schilddrüsenunterfunktion, Diabetes, Seh- und Hörproblemen sowie an unterschiedlichen geistigen Behinderungen.
Chronische myeloische Leukämie (CML). Dieser Blutkrebs ist mit einer chromosomalen Translokation zwischen den Chromosomen 9 und 22 verbunden. Ein Teil des Chromosoms 9 wird an das Chromosom 22 angehängt. Das veränderte Chromosom 22 wird als Philadelphia-Chromosom bezeichnet. Diese Chromosomenstörung verursacht die Bildung von Tyrosinkinase, die das Wachstum von Krebszellen fördert. Das Philadelphia-Chromosom wird manchmal auch bei akuter lymphatischer Leukämie gefunden.
Lymphome und akute myeloische Leukämie (AML). Eine chromosomale Translokation zwischen den Chromosomen 8 und 11 kann myeloproliferative Störungen verursachen, die zu akuter myeloischer Leukämie führen. Sie verursacht auch Lymphome.
Fakten zur chromosomalen Translokation (Mutation)
Einige Fakten über chromosomale Translokationen:
Chromosomentranslokationen können katastrophale Folgen haben oder harmlos sein. Wenn Sie eine ausgeglichene Translokation haben, können Sie ein Leben lang gesund sein. Probleme treten nur bei der Fortpflanzung auf.
Chromosomentranslokationen können von den Eltern vererbt werden oder zum Zeitpunkt der Empfängnis neu entstehen.
Es gibt keine Heilung für Chromosomentranslokationen. Sie sind normalerweise in jeder Zelle Ihres Körpers vorhanden und bleiben ein Leben lang bestehen.
Translokationen sind nicht ansteckend. Sie können soziale Kontakte und sexuelle Kontakte ohne Angst haben. Sie können auch Blut spenden.
