จุดเปราะบางของโครโมโซม

จุดเปราะบางของโครโมโซมเป็นจุดที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมเฉพาะบนโครโมโซมที่มีแนวโน้มที่จะเกิดช่องว่างหรือรอยคอดและอาจแตกหักได้[ 1 ]เมื่อเซลล์สัมผัสกับความเครียดจากการจำลองแบบบางส่วน[ 2 ]จุดเปราะบางจะถูกจำแนกตามความถี่เป็น "ทั่วไป" หรือ "หายาก" [ 3 ]จนถึงปัจจุบัน มีการระบุจุดเปราะบางมากกว่า 120 จุดในจีโนมของ มนุษย์ [ 3 ] [ 4 ]
ตำแหน่งเปราะบางทั่วไปถือเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างโครโมโซมปกติและพบได้ในทุกคน (หรือเกือบทุกคน) ในประชากร ภายใต้สภาวะปกติ ตำแหน่งเปราะบางทั่วไปส่วนใหญ่จะไม่แตกหักเองโดยธรรมชาติ ตำแหน่งเปราะบางทั่วไปมีความสำคัญในการศึกษาโรคมะเร็ง เนื่องจากมักได้รับผลกระทบในผู้ป่วยมะเร็งและสามารถพบได้ในบุคคลที่มีสุขภาพดี ตำแหน่ง FRA3B (ซึ่งมี ยีน FHIT ) และ FRA16D (ซึ่งมี ยีน WWOX ) เป็นสองตัวอย่างที่รู้จักกันดีและเป็นเป้าหมายหลักของการวิจัย
ตำแหน่งเปราะบางที่หายากพบได้ในประชากรน้อยกว่า 5% และมักประกอบด้วยลำดับนิวคลีโอไทด์ซ้ำกันสองหรือสามตัว ตำแหน่งเหล่านี้มักแตกหักได้ง่ายในระหว่างการจำลองแบบดีเอ็นเอ ซึ่งมักส่งผลกระทบต่อยีนข้างเคียง ในทางคลินิก ตำแหน่งเปราะบางที่หายากที่สำคัญที่สุดคือ FRAXA ใน ยีน FMR1ซึ่งเกี่ยวข้องกับกลุ่มอาการฟราจิลเอ็กซ์ซึ่งเป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของความบกพร่องทางสติปัญญาที่ ถ่ายทอดทางพันธุกรรม
สำหรับฐานข้อมูลของตำแหน่งเปราะบางในโครโมโซมของมนุษย์ โปรดดูที่[ 5 ]
แหล่งที่เปราะบางและหายาก
การจำแนกประเภท
ตำแหน่งเปราะบางที่หายาก (RFSs) ถูกจัดกลุ่มออกเป็นสองกลุ่มย่อยตามสารประกอบที่ทำให้เกิดการแตกหัก ได้แก่ กลุ่มที่ไวต่อ โฟเลต (ตัวอย่างเช่น ดู[ 6 ] ) และกลุ่มที่ไม่ไวต่อโฟเลต ซึ่งถูกกระตุ้นโดยโบรโมดีออกซีอูริดีน (BrdU) หรือ ดิสตามัยซิ นเอ [ 7 ] ซึ่งเป็น ยาปฏิชีวนะที่จับกับคู่ AT ของ DNA เป็นหลัก[ 8 ]กลุ่มที่ไวต่อโฟเลตมีลักษณะเฉพาะคือการขยายตัวของ CGG ซ้ำๆ[ 9 ] ในขณะที่กลุ่มที่ไม่ไวต่อโฟเลตมี มินิแซทเทลไลต์ซ้ำ ๆ ที่อุดมไปด้วย AT จำนวนมาก[ 10 ]
กลไกของความไม่เสถียร
ลำดับซ้ำ CGG และ AT ที่มีจำนวนมากซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของ RFS สามารถสร้างแฮร์พิน[ 11 ]และโครงสร้าง DNA ที่ไม่ใช่ B อื่นๆ ที่ปิดกั้นส้อมการจำลองแบบและอาจส่งผลให้เกิดการแตกหัก[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] พบว่า DNA polymeraseจะหยุดที่ลำดับซ้ำสามตัว CTG และ CGG ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดการขยายตัวอย่างต่อเนื่องผ่านการเลื่อน[ 15 ]
จุดเปราะบางทั่วไป
การจำแนกประเภท
ต่างจาก RFS ไซต์เปราะทั่วไป (CFS) ไม่ได้เป็นผลมาจากการกลายพันธุ์จากการขยายตัวของนิวคลีโอไทด์ซ้ำแต่เป็นส่วนหนึ่งของจีโนมมนุษย์ ปกติ และโดยทั่วไปจะเสถียรเมื่อไม่อยู่ภายใต้ความเครียดจากการจำลองแบบ[ 16 ]การแตกหักส่วนใหญ่ที่ CFS เกิดจากยาปฏิชีวนะอะฟิดิโคลิน (APH) ในปริมาณต่ำ [ 17 ]การรักษาร่วมกับสารยับยั้งโทโปไอโซเมอเรส I แคมป์โทเทซิน (CPT) ในความเข้มข้นต่ำจะช่วยลดการแตกหักที่เกิดจาก APH [ 18 ]บริเวณ CFS มีการอนุรักษ์ไว้อย่างสูงในหนู[ 19 ] [ 20 ]และสายพันธุ์อื่นๆ รวมถึงไพรเมต แมว สุนัข หมู ม้า วัว หนูตุ่นอินเดีย และยีสต์ (สำหรับบทวิจารณ์ โปรดดู[ 4 ] ) แม้ว่า CFS อาจเป็นผลมาจากโครงสร้างโครโมโซมระดับสูง แต่การอนุรักษ์ตลอดสายพันธุ์อาจบ่งชี้ว่าอาจมีวัตถุประสงค์ทางชีววิทยาที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้[ 21 ]
กลไกของความไม่เสถียร
ความไม่เสถียรของ CFS คาดว่าจะเกิดจากการจำลองแบบล่าช้า: CFS มีแนวโน้มที่จะเริ่มต้นการจำลองแบบที่ถูกต้อง แต่ใช้เวลานานในการทำให้เสร็จสมบูรณ์ ทำให้เกิดการแตกหักจากบริเวณ DNA ที่ยังไม่ได้จำลองแบบ[ 4 ]การจำลองแบบล่าช้าอาจเป็นผลมาจากการก่อตัวของโครงสร้าง DNA ที่ไม่ใช่ B เช่น แฮร์พินและทอรอยด์ ซึ่งทำให้การจำลองแบบหยุดชะงักในบริเวณที่มี AT มาก คล้ายกับกลไกที่เสนอของความไม่เสถียรของไซต์เปราะบางที่หายาก[ 22 ]ไค เนสตรวจสอบจุด Ataxia-telengiectasia และ Rad3 Related (ATR) จำเป็นสำหรับการรักษาเสถียรภาพของ CFS ภายใต้สภาวะการจำลองแบบทั้งที่เครียดและปกติ[ 23 ]การแตกหักลดลงหลังจากได้รับการรักษาด้วย CPT (camptothecin) (โดยไม่มี APH) ซึ่งแสดงให้เห็นว่า CPT มีบทบาทที่จำเป็นในการทำให้ CFS มีเสถียรภาพด้วย[ 18 ]
ความสำคัญทางคลินิก
บริเวณเปราะบางมีความเกี่ยวข้องกับความผิดปกติและโรคต่างๆ มากมาย ทั้งที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมและไม่ถ่ายทอด บริเวณ FRAXA อาจเป็นที่รู้จักมากที่สุดจากบทบาทของมันในกลุ่มอาการฟราจิลเอ็กซ์แต่บริเวณเปราะบางยังมีส่วนเกี่ยวข้องทางคลินิกกับโรคสำคัญอื่นๆ อีกมากมาย เช่นโรคมะเร็ง
FRA3BและFRA16Dอยู่ภายในยีนยับยั้งเนื้องอกขนาดใหญ่FHIT [ 24 ]และWWOX [ 25 ] ตามลำดับ ความถี่สูงของการลบที่จุดแตกหักภายในไซต์ที่เปราะบางเหล่านี้มีความเกี่ยวข้องกับมะเร็งหลายชนิด รวมถึง มะเร็งเต้านม มะเร็งปอด และมะเร็งกระเพาะอาหาร (สำหรับบทวิจารณ์ โปรดดู[ 4 ] )
ยีน ไมโครอาร์เอ็นเอซึ่งเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของโครโมโซมโดยเฉพาะ มักจะอยู่ที่ตำแหน่งที่เปราะบาง[ 26 ]การเปลี่ยนแปลงของโครโมโซมอาจนำไปสู่การควบคุมไมโครอาร์เอ็นเอที่ผิดปกติ ซึ่งอาจมีความสำคัญในการวินิจฉัยและพยากรณ์โรคมะเร็ง[ 27 ]
นอกจากนี้ไวรัสเฮปาไทติสบี (HBV) [ 28 ]และไวรัส HPV-16 ซึ่งเป็นสายพันธุ์ของไวรัส papilloma ในมนุษย์ที่มีแนวโน้มที่จะก่อให้เกิดมะเร็งมากที่สุด ดูเหมือนว่าจะรวมเข้ากับหรือรอบๆ บริเวณที่เปราะบางเป็นพิเศษ และมีการเสนอว่าสิ่งนี้มีความสำคัญต่อการพัฒนาของเนื้องอกบาง ชนิด [ 29 ] [ 30 ]
ตำแหน่งเปราะบางยังเกี่ยวข้องกับกลุ่มอาการต่างๆ มากมาย (สำหรับการทบทวน โปรดดู[ 31 ] ) ตัวอย่างเช่น การแตกหักที่หรือใกล้กับตำแหน่ง FRA11b เกี่ยวข้องกับกลุ่มอาการ Jacobsenซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือการสูญเสียส่วนหนึ่งของแขนยาวของโครโมโซม 11พร้อมกับความบกพร่องทางสติปัญญาเล็กน้อย[ 32 ]ตำแหน่ง FRAXE เกี่ยวข้องกับการพัฒนาความบกพร่องทางสติปัญญารูปแบบหนึ่งโดยไม่มีลักษณะฟีโนไทป์ที่โดดเด่น[ 31 ]กลุ่มอาการ Seckelซึ่งเป็นโรคทางพันธุกรรมที่มีลักษณะเฉพาะคือระดับ ATR ต่ำ ส่งผลให้โครโมโซมไม่เสถียรมากขึ้นที่ตำแหน่งเปราะบาง[ 33 ]
จุดเปราะบางและยีนที่ได้รับผลกระทบ
- ฟรา1เอ
- FRA1B ( ยีน DAB1 )
- ฟรา1ซี
- ฟรา1ดี
- FRA1E ( ยีน DPYD )
- ฟรา1เอฟ
- ฟรา1จี
- ฟรา1เอช
- ฟรา1ไอ
- ฟรา1เจ
- ฟรา1เค
- ฟรา1แอล
- ฟรา1เอ็ม
- ฟรา2เอ
- ฟรา2บี
- ฟรา2ซี
- ฟรา2ดี
- ฟรา2อี
- FRA2F ( ยีน LRP1B )
- ฟรา2จี
- ฟรา2เอช
- ฟรา2ไอ
- ฟรา2เจ
- ฟรา2เค
- ฟรา2แอล
- ฟรา3เอ
- FRA3B ( ยีน FHIT )
- FRA3C ( ยีนNAALADL2 [ 34 ] [ 35 ] )
- ฟรา3ดี
- ฟรา4เอ
- ฟรา4บี
- ฟรา4ซี
- ฟรา4ดี
- ฟรา4อี
- FRA4F ( ยีนGRID2 )
- ฟรา5เอ
- ฟรา5บี
- ฟรา5ซี
- ฟรา5ดี
- ฟรา5อี
- ฟรา5เอฟ
- ฟรา5จี
- FRA5H ( ยีน PDE4D )
- ฟรา6เอ
- ฟรา6บี
- ฟรา6ซี
- ฟรา6ดี
- FRA6E ( ยีน PARK2 )
- ฟรา6เอฟ
- ฟรา6จี
- ฟรา6เอช
- ฟรา7เอ
- ฟรา7บี
- เอฟอาร์เอ7ซี
- ฟรา7ดี
- ฟรา7อี
- ฟรา7เอฟ
- ฟรา7จี
- ฟรา7เอช
- FRA7I ( ยีนCNTNAP2 )
- เอฟอาร์เอ7เจ
- FRA7K ( ยีน IMMP2L )
- ฟรา8เอ
- ฟรา8บี
- ฟรา8ซี
- ฟรา8ดี
- ฟรา8อี
- ฟรา8เอฟ
- ฟรา9เอ
- ฟรา9บี
- ฟรา9ซี
- ฟรา9ดี
- ฟรา9อี
- ฟรา9เอฟ
- ฟรา9จี
- เอฟอาร์เอ10เอ
- เอฟอาร์เอ10บี
- ฟรา10ซี
- FRA10D ( ยีน CTNNA3 )
- เอฟอาร์เอ10อี
- ฟรา10เอฟ
- ฟรา10จี
- ฟรา11เอ
- ฟรา11บี
- ฟรา11ซี
- ฟรา11ดี
- ฟรา11อี
- FRA112F ( ยีน DLG2 )
- ฟรา11จี
- ฟรา11เอช
- ฟรา11ไอ
- เอฟอาร์เอ12เอ
- เอฟอาร์เอ12บี
- ฟรา12ซี
- เอฟอาร์เอ12ดี
- เอฟอาร์เอ12อี
- FRA13A ( ยีน NBEA )
- ฟรา13บี
- ฟรา13ซี
- เอฟอาร์เอ13ดี
- เอฟอาร์เอ13อี
- FRA14B ( ยีนGPHN [ 36 ] )
- เอฟอาร์เอ14ซี
- FRA15A ( ยีน RORA )
- ฟรา16เอ
- เอฟอาร์เอ16บี
- ฟรา16ซี
- FRA16D ( ยีน WWOX )
- เอฟอาร์เอ16อี
- ฟรา17เอ
- ฟรา17บี
- ฟรา18เอ
- ฟรา18บี
- ฟรา18ซี
- ฟรา19เอ
- เอฟอาร์เอ19บี
- ฟรา20เอ
- เอฟอาร์เอ20บี
- เอฟอาร์เอ22เอ
- เอฟอาร์เอ22บี
- แฟรกซ์บี
- FRAXC ( ยีน IL1RAPL1 / DMD )
- แฟรกซ์ดี
- แฟรกซ่า
- แฟรกซ์
- แฟรกซ์เอฟ