Chromosomenmutation

Begriff und Abgrenzung

Eine Chromosomenmutation, auch strukturelle Chromosomenaberration, ist eine größere strukturelle Veränderung eines Chromosoms. Sie ist in cytogenetischen Chromosomenpräparaten lichtmikroskopisch sichtbar. Dabei werden Abschnitte des Chromosoms umgebaut; dadurch verändert sich die Reihenfolge von Genen und anderen Elementen.

Entsteht die Veränderung in einer Zelle, wird sie an deren Tochterzellen weitergegeben. Betrifft sie Zellen der Keimbahn und entstehen daraus Tochterorganismen, wird sie an den Nachwuchs vererbt.

Chromosomenmutationen gehören zusammen mit Genommutationen zu den Chromosomenaberrationen. Bei Genommutationen, auch numerischen Chromosomenaberrationen, ändert sich die Anzahl der Chromosomen. Genmutationen betreffen dagegen nur ein einzelnes Gen und sind nicht lichtmikroskopisch sichtbar.

Formen struktureller Veränderungen

In den 1990er Jahren wurden fünf Arten unterschieden:

• Deletion: Ein Endstück oder mittlerer Abschnitt eines Chromosoms geht verloren.
• Translokation: Chromosomen brechen auseinander; Teilstücke können verloren gehen und an das Chromatid eines anderen Chromosoms angeheftet werden.
• Duplikation: Ein Chromosomenabschnitt liegt doppelt vor, weil ein abgebrochenes Teilstück in das Schwesterchromatid eingegliedert wurde.
• Inversion: Nach einem doppelten Bruch wird ein Abschnitt innerhalb desselben Chromosoms umgekehrt wieder eingefügt.
• Insertion oder Addition: Ein Chromosom besitzt ein zusätzliches Teilstück.

Heute wird auch die Bildung eines Isochromosoms zu den Chromosomenmutationen gezählt. Dabei geht ein Teil der ursprünglichen Erbinformation verloren.

Folgen für Zellen und Nachkommen

Chromosomenmutationen können schwere Krankheiten, Behinderungen und Fehlbildungen verursachen. Häufig ist ein Gendosis-Effekt der Grund: Normalerweise liegt ein Chromosom in einer bestimmten Anzahl vor, beim Menschen meist zweimal, also disom; ausgenommen sind die Geschlechtschromosomen. Bei Deletionen und Duplikationen sind chromosomale Abschnitte und alle darauf liegenden Gene jedoch seltener oder häufiger vorhanden. Schon kleine Veränderungen können zum Absterben einer Zelle führen.

Translokationen und Inversionen haben oft zunächst keine Wirkung, wenn die Genanzahl gleich bleibt. Sie heißen dann balancierte Translokation beziehungsweise balancierte Inversion. Bei der Meiose können sie jedoch weitere Chromosomenaberrationen bei Nachkommen verursachen.

Durch manche Translokationen werden Genabschnitte neu zusammengefügt. Dadurch können Onkogene entstehen, zum Beispiel beim Philadelphia-Chromosom. Auch Positionseffekte sind möglich.

Beispiele

Beispiele für Verluste chromosomaler Abschnitte sind das Williams-Beuren-Syndrom mit einer Deletion von 1,5 Millionen Basenpaaren auf 7q11.23, das Wolf-Hirschhorn-Syndrom mit partieller Deletion des kurzen Arms von Chromosom 4, das Mikrodeletionssyndrom 22q11 und das Cri-du-chat-Syndrom, auch Katzenschrei-Syndrom.

Das Cri-du-chat-Syndrom wurde 1963 als erste partielle Deletion beim Menschen entdeckt. Es wird durch eine Deletion auf Chromosom 5 verursacht. Neugeborene und Säuglinge fallen durch ein hohes, wimmerndes Schreien auf.

Auch beim Klinefelter-Syndrom gibt es eine Variante mit einem Isochromosom. Das Klinefelter-Syndrom ist eine Form der Aneuploidie der Geschlechtschromosomen und kann entweder durch Non-Disjunction entstehen.