2) взаимный обмен идентичными последовательностями гомологичных хромосом (мейотический кРоссинговер), проходящий между блоками сегментных дупликаций
3) генная конверсия в участках хромосом, фланкированных блоками сегментных дупликаций
4) проскальзывание репликации ДНК в участках, фланкированных блоками сегментных дупликаций
Правильный ответ — неаллельная гомологичная рекомбинация (NAHR) между блоками сегментных дупликаций, также называемыми low-copy repeats (LCR). Эти участки имеют высокую степень сходства последовательностей, но расположены в разных локусах; при мейозе или репарации двунитевых разрывов они могут неправильно выровняться. КРоссовер между такими неаллельными копиями приводит к неравному обмену: одна рекомбинантная хромосома теряет промежуточный фрагмент, формируя микроделецию, а другая получает его дополнительную копию — микродупликацию.
Для NAHR характерна закономерность возникновения повторяющихся вариантов числа копий (т. н. recurrent CNV) с близкими или одинаковыми границами перестройки у разных пациентов. Вероятность события особенно высока при наличии прямых LCR, фланкирующих критический участок; при инвертированной ориентации повторов чаще формируется инверсия. Клинические проявления микроделеций и микродупликаций обусловлены изменением дозы расположенных в интервале генов и могут включать задержку развития, интеллектуальную недостаточность, врождённые пороки и дисморфические признаки.
Обычный аллельный мейотический кРоссинговер происходит между одинаковыми локусами гомологичных хромосом и, как правило, не изменяет дозу генетического материала. Генная конверсия представляет собой направленный, обычно нерецепрокный перенос последовательности и также не является типичным механизмом образования крупных повторяющихся CNV. Проскальзывание репликации чаще вызывает небольшие вставки или делеции в повторяющихся коротких последовательностях, тогда как NAHR объясняет крупные, воспроизводимые перестройки, выявляемые методами анализа числа копий.
| Механизм | Основной субстрат | Типичный результат | Характер границ перестройки | Диагностическое значение |
|---|---|---|---|---|
| Неаллельная гомологичная рекомбинация | Высокогомологичные LCR, расположенные в разных локусах | Рецидивирующая микроделеция или микродупликация; при инвертированных повторах — инверсия | Обычно одинаковые или близкие точки разрыва у разных пациентов | Выявляется методом хромосомного микроматричного анализа, MLPA, array-CGH или целевого анализа CNV |
| Аллельный мейотический кРоссинговер | Одинаковые локусы гомологичных хромосом | Обмен участками без изменения общей дозы генов | Не формирует типичных повторяющихся CNV | Обеспечивает генетическую рекомбинацию и картирование генов |
| Генная конверсия | Гомологичные или почти гомологичные последовательности | Нерецепрокный перенос информации; возможна коррекция или изменение аллеля | Обычно локальное изменение последовательности без потери или приобретения крупного сегмента | Подтверждается секвенированием, а не только количественным анализом копий |
| Проскальзывание репликации | Короткие тандемные повторы и мононуклеотидные участки | Небольшие вставки или делеции, иногда расширение повторов | Мелкие, часто нестабильные инделы | Обнаруживается секвенированием или анализом длины повторов |
| Рекомбинация между прямыми LCR | Повторы одинаковой ориентации, фланкирующие участок | Делеция на одной хромосоме и дупликация на другой | Рецидивирующие границы, соответствующие участкам LCR | Типичный механизм синдромов микроделеций и микродупликаций |
| Рекомбинация между инвертированными LCR | Повторы противоположной ориентации | Инверсия или другие несбалансированные перестройки при сложном обмене | Границы также связаны с повторяющимися блоками | Требует методов, оценивающих структуру локуса и ориентацию фрагментов |
Классическим следствием NAHR являются синдромы 22q11.2-делеции, делеции 7q11.23 при синдроме Вильямса и соответствующие им дупликационные синдромы. При подозрении на такую патологию методом первой линии обычно служит хромосомный микроматричный анализ, позволяющий определить размер и локализацию CNV. Для уточнения точек разрыва и подтверждения механизма могут применяться MLPA, количественная ПЦР, FISH или секвенирование с анализом структурных вариантов. Рецидивирующий характер и совпадение границ перестройки с LCR поддерживают диагноз NAHR.