En familie med Robertsonian translokation: en potentiel specieringsmekanisme hos mennesker | Molekylær cytogenetik

klinisk information

en 25-årig kinesisk mand (IV-1) gift med en ikke-sammenhængende kvinde med normale kromosomer (IV-2). Dette par havde en Søn (V-1), der døde 6 måneder gammel uden en obduktion. Tidligere kromosomanalyse indikerede, at V-1 havde en karyotype på 45,Der(14;15)(10.kvartal;10. kvartal). Forældrene til propositus (IV-1) er fænotypisk normale første fætre (III-1, III -2). Deres forældre, en gensidig onkel og begge bedsteforældre var ikke tilgængelige til cytogenetisk analyse (Fig. 1). Mental tilstandsundersøgelse blev udført på IV-1 af en psykiater.

karyotypeanalyse

fluorescens in situ hybridisering (FISH)

Sædkromosomer fra patient III-1 og IV-1 blev analyseret af FISH. Sædprøver blev vurderet for volumen, koncentration og bevægelighed i henhold til Verdenssundhedsorganisationens kriterier. Efter sædanalyse blev gradvis mobil sæd isoleret og vasket to gange i fosfatbufret saltvand (pH 7.4) og centrifugeret ved 1500 o / min i 11 minutter. Pellets blev fikseret med 5 ml eddikesyre / methanolblanding (1: 3) i mindst 30 minutter ved 4 liter C. Alikvoter (40-50 liter) af den resulterende suspension af kerner blev smurt på kolde forrensede dias. Kernedekondensation blev udført i 1 n NaOH i 2 min. Gliderne blev derefter nedbrudt af en graderet ethanolserie (70 %, 90 %, 100 %) og denatureret med 0,25% formamid i 2kssc efterfulgt af hybridisering natten over med en kombination af kommercielt tilgængelige prober. To sæt sondeblandinger blev anvendt i denne undersøgelse. Dobbeltfarvet fisk blev udført ved hjælp af lokusspecifikke prober (LSP) og Tel-prober fra Vysis (Vysis, Duners Grove, IL, USA). For patient IV-1 og III-1 blev Telvysionssonde 14k (D14S1420, Spektrumrød) anvendt til 14k32.33 og Telvysionssonde 15k(D15S120, Spektrumgrøn) anvendt til 15k26.3.for at undersøge tilstedeværelsen af interchromosomal effekt blev triple-color fisk udført ved anvendelse af den anden probeblanding, som består af kommercielle satellit (DNA) prober fra Vysis, herunder kromosomer 18, H og Y (CEP 18, Spectrum Blue/CEP h, Spectrum Green/CEP Y, Spectrum Red). Efterhybridiseringsvasker inkluderede 2 min i 0,4% SC / 0,3% NP-40 (pH = 7) ved 72 g C, efterfulgt af 1 min i 2sssc/0,1% NP-40 (pH = 7) ved stuetemperatur. Slides blev dækket af DAPI II (Vysis). Kun intakte sædceller med en lignende grad af dekondensation og klare hybridiseringssignaler blev scoret. Alle forstyrrede eller overlappende sædceller blev udelukket fra analysen. Slides med hybridiseringseffektivitet på 99% og mere blev analyseret. 1.000 sædkerner blev analyseret pr.

Array comparative genomic hybridisation (aCGH)

Array comparative genomic hybridisation (aCGH) er blevet introduceret i klinisk diagnose for hurtigt at detektere genomfattende gevinster og tab med højere opløsning . Det er en metode med høj kapacitet, der registrerer ændringer i kopiantal til en opløsning på lige så lavt som 1 Kb. Til aCGH-analyse blev DNA ekstraheret fra perifert blod . aCGH-analyse blev udført ved anvendelse af de 8 liter 60 K kommercielle arrays (Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA).

dataanalyse

den statistiske analyse blev udført ved hjælp af SAS-systemet (2002-2003, SAS Institute Inc., Cary, NC). Chi-kvadreret test blev brugt til meiotisk segregeringsanalyse. En sandsynlighedsværdi på mindre end 0,05 (P < 0,05) blev anset for at være statistisk signifikant.

resultater

karyotypeanalysen blev udført på fire medlemmer i familien og detekterede to forskellige karyotyper af Robertsonian translokation. Resultaterne er vist nedenfor. III – 1 og III-2 var heterogene, mens IV-1 var homogene.

III-1: 45,14;15) (10;10)
III-2: 45,14;15) (10;10)
IV-1: 44,15) (10;10), 14;15) (10;10)
IV-2: 46,

fordi patienten(IV-1) har et symptom på apati, henviste vi ham til at se en psykiater for en grundig mental statusundersøgelse. Patienten havde ingen psykiatrisk historie og forblev samarbejdsvillig under den psykiatriske samtale. Hans tankeprocesser var lineære, logiske og konsekvent målrettet, og hans dom var intakt. Derfor blev der ikke observeret psykiatriske symptomer. Derudover afslørede neurologikonsultation ingen fokale neurologiske underskud. Resultaterne af Craniocerebral computertomografi (CT) og lumbal punktering (LP) var normale. Elektroencefalografi (EEG) viste ingen tegn på anfaldsaktivitet.

aCGH-analysen på IV-1 detekterede en 2,03 Mb duplikering i regionen 11.1-11.2 på kromosom 15 (Fig. 3). I henhold til Copy number variation database (CNVdb) er denne duplikering en kromosomal polymorfisme i normal befolkning. Fordi IV – 1 er en er homolog Robertsonian translokationsbærer og hans to afledte kromosomer kom fra den samme Robertsonian translokationsbærer, spekulerede vi på, at hver af de to afledte kromosomer skulle have en 2,03 Mb duplikering i regionen 11.1-11.2 på kromosom 15.

til analyse af sæd fra III-1 og IV-1 blev sædprøver fra de to forskellige Robertsonian translokationsbærere (III-1 og IV-1) vurderet for volumen, koncentration og bevægelighed i henhold til Verdenssundhedsorganisationens kriterier. Volumen, koncentration og mobilitet af sæd i III-1 er signifikant reduceret på grund af hans Alderdom. I modsætning hertil er de alle normale I IV – 1 (Tabel 1). Vi analyserede yderligere de meiotiske segregeringsmønstre i disse to forskellige Robertsonian translokationsbærere. I den Heterosygote Robertsonian translokationsbærer (III-1) var hyppigheden af normal/afbalanceret sæd som følge af alternativ segregering 79,9%, mens hyppigheden af ubalanceret sæd som følge af tilstødende segregering var 20,1 %, hvilket er signifikant højere end normal population (tabel 2). I modsætning hertil var frekvensen af afbalanceret sæd 99,7% i den homosygote Robertsonian translokation (IV-1), mens hyppigheden af ubalanceret sæd kun var 0,3 %, hvilket svarer til normale populationer (tabel 2). Disse data viste der næsten alle sædceller af Robertsonian translokation homosygoter var afbalanceret, mens de af heterosygoter havde en procentdel af ubalanceret. Derudover viste kromosomanalyse af IV-1 ‘ s sæd enten en 22,der (14;15) karyotype eller 22,Y,der(14;15) karyotype, der understøtter vores spekulation. Som vist i Fig. 4 pegede pilen på en sæd med fire fluorescenssignaler(to røde og to grønne), hvilket tyder på, at denne sæd har to afledte kromosomer af der (14;15). Disse data antyder en potentiel mekanisme for speciering hos mennesker via Robertsonian translokation.

tabel 1 cytogenetiske og spermiologiske resultater af III-1 og IV-1

tabel 2 tallet segregering, forekomst af sæd nullisomi, disomi og 3:0/diploid for de kromosomer, der er involveret i rob-translokationen i to rob-translokationsbærere

indflydelsen af translokerede kromosomer på synapserne og disjunktionen af andre kromosomer kaldes en interchromosomal effekt (ICE) . For at bestemme, om IS var til stede, blev nullisomi, disomi og diploide hastigheder for kromosomer 18, H og Y analyseret i begge Robertsonian translokationsbærere (tabel 3). I den Heterosygote Robertsonian translokationsbærer (III-1) var der en signifikant stigning i hastigheden af kønskromosomaneuploidi og diploid. I modsætning hertil forblev forekomsten af sædceller med nullisomi, disomi og diploid for kønskromosomerne i den Homosygote Robertsonian translokation (IV-1) svarende til normale populationer (tabel 3) . Disse data tyder på, at ICE kun præsenterer i visse Robertsonian translokationsbærere.

tabel 3 forekomst af sæd nullisomi, disomi og diploid for kromosomer 18, H og Y i to rob translokationsbærere

Diskussion

Rob translokation bærer er fænotypisk normale, da de involverer tab kun af kort arm materiale. Mange sådanne omlejringer i naturlige populationer af forskellige arter er kendt. Robertsonian omlejringer kan øge polymorfier i en art, give materiale til naturlig udvælgelse og endda føre til speciering . Det er blevet hævdet, at de typer kromosomomlejringer, der forekommer som polymorfier eller som Faste Permanente heterosygoter, altid involverer meta – eller submetacentriske kromosomer. De, der adskiller arter og tjener til at isolere disse arter, involverer telocentriske eller akrocentriske kromosomer, som er selvsteriliserende . I vores undersøgelse var IV-1, som er en homolog Robertsonian translokationsbærer, sund og havde et afbalanceret kromosomalt komplement. Vurdering af en sædprøve fra viste normal sædmorfologi og motilitet. Endnu vigtigere, 99.7 % af hans sæd er normale eller afbalancerede (tabel 2), og der var ingen interkromosomal effekt (tabel 3).

flerfarvet fisk på dekondenserede sædkerner muliggør en hurtig analyse af meiotisk adskillelse i sæd fra translokationsbærere, der giver information om den nøjagtige mængde normal / afbalanceret sæd . Sådanne oplysninger er utvivlsomt vigtige ikke kun for grundlæggende cytogenetisk forskning, men også for reproduktiv rådgivning af Robertsonian translokationsbærere. t (14; 15) er sjældne Robertsonian translokationer. Vores data bekræftede tidligere undersøgelser, der viste, at alternativ adskillelse var hyppigere end tilstødende segregeringer i Robertsonian translokationsbærere . Imidlertid er de meiotiske segregeringsmønstre og interkromosomale virkninger i to Robertsonian translokationsbærere forskellige (tabel 2). Disse resultater er i overensstemmelse med tidligere offentliggjorte data . Den høje forekomst af den alternative adskillelse skyldes formodentlig cis-konfiguration af trivalenten under meiose, hvilket favoriserer en alternativ adskillelse i alle Robertsonian translokationer . Selvom en Robertsonian translokationsbærer har et fuldt genetisk komplement, reduceres deres produktive kondition på grund af høj sandsynlighed for genetisk ubalancerede kønsceller.

den interkromosomale effekt kunne forklares ved dannelsen af heterosynapser mellem kromosomer involveret i translokationen og kønsvesiklen, som også kunne involvere andre kromosomer . Is forbliver kontroversiel i litteraturen. Nogle publikationer har angivet dets tilstedeværelse med Robertsonian translokation, mens andre ikke demonstrerede noget bevis for dette fænomen . I vores undersøgelse, vi observerede højere forekomst af aneuploidi for kønskromosomer i sædceller i den heterosygote Robertsonian translokation, men ikke den homosygote Robertsonian translokation antyder, at IS kun præsenterer i nogle Robertsonian translokationsbærere.Robertsonian omlejringer er almindelige kromosomale ændringer, der kan føre til hurtig og effektiv reproduktiv isolering mellem karyotypisk lignende populationer, især når mange Robertsonian metacentriske kromosomer viser monobrachiale homologier . Robertsonian translokationer har rapporteret af flere grupper og systemisk gennemgået af O ‘ Neill-gruppen . Dallapiccola et al. rapporteret et foster med to T (14; 21) kromosomer. De beslægtede forældre var heterosygøse for den samme translokation. Martinus et al. rapporterede tre voksne søskende homosygøse for t (13; 14). Deres forældre var fætre og begge var heterogene bærere. Rajangam et al. fundet en unik DS karyotype 45, Der (14;21)pat, der(14; 21)måtte, +21mat. Selvom translokation heterosygositet er forbundet med meiotiske forstyrrelser, hvilket vil føre til infertilitet og subfecundity, bør det ikke have nogen effekt på meiose. Her rapporterede vi en mand med en karyotype på 44,14,15(10, 10), 14, 15(10, 10). Robertsonian translokation kan give materiale til evolution. Langsigtet isolering af en gruppe individer, der er homosygøse for et bestemt Robertsonian translokationskromosom, kan teoretisk føre til etablering af en ny menneskelig underart med et fuldt genetisk komplement i 44 kromosomer. Selvom karyotypiske forskelle mellem arter længe er blevet anerkendt, er spørgsmålet om, hvorvidt disse mutationer spiller en årsagsrolle i speciering, ubesvaret . I vores undersøgelse, alle sædceller af Robertsonian translokation homosygoter blev afbalanceret, mens de af heterosygoter havde en procentdel af ubalancerede, der implicerede et potentiale for homosygositeten af Robertsonian translokationer til speciering.