Insights into molecular cytogenetic routine diagnostics and characterization of repeated showing up constitutive chromosomal translocations

Abstract

Aberrações cromossómicas definem-se como mudanças, estruturais ou numéricas, nos cromossomas que podem resultar em doenças genéticas. São formadas ou por quebras dos cromossomas ou por crossing-over desigual, e podem afetar o seu conteúdo e forma, alterando a distribuição dos genes no genoma. As translocações são aberrações estruturais que envolvem a troca de segmentos entre cromossomas, podendo ser classificadas como recíprocas ou Robertsonianas. Frequentemente, os pontos de quebra não se encontram bem caracterizados em translocações que aparecem repetidamente, sendo importante a sua melhor caracterização e delimitação. Assim, é necessária a caracterização de translocações recorrentes pela citogenética molecular.A citogenética de bandagem permite a caracterização de cromossomas baseada no padrão alternado de bandas claras e escuras, um método habitualmente usado e muito informativo que, no entanto, tem limitações, as quais podem ser ultrapassadas recorrendo a hibridização in situ fluorescente (FISH). Esta técnica permite a caracterização simultânea de diversas sub-regiões cromossómicas mais pequenas que uma banda cromossómica. As sondas aplicadas podem ser específicas para cromossomas individuais, para as suas regiões ou até para genes, permitindo a identificação de vários rearranjos. Os sinais de FISH específicos podem ser detetados utilizando um microscópio de fluorescência. Para caracterizar os pontos de quebra nos casos selecionados de translocações, FISH multicolorido foi realizado, aplicando-se sondas especificas de locus e de pintura de cromossomas inteiros (WCP).Quatro translocações foram analisadas neste trabalho. A primeira translocação em análise foi a t(11;22)(q23.3;q11.21), onde se pretendia verificar os pontos de quebra já publicados e estabelecer um conjunto de sondas fiável para a sua caracterização. Igualmente, duas novas translocações possivelmente recorrentes são reportadas e os seus pontos de quebra foram caracterizados; as translocações t(5;16)(q13.3;p13.3) e a t(Y;12)(q12;q12). Por fim, uma translocação der(X)t(X;Y)(p22.32;p11.31) foi estudada e caracterizada como portadora de um ponto de quebra ainda não reportado, adicionando-se uma nova variante às já ~25 conhecidas.

Chromosomal aberrations are defined as changes in chromosomes, structural or numeric, that can result in genetic diseases. They are formed by chromosomal breakage or unequal crossing-over and can affect the content and shape of different chromosomes, altering the distribution of the genes within the genome. Translocations are part of structural aberrations and involve the exchange of segments between chromosomes, being classified as reciprocal or Robertsonian. Breakpoints are often not well characterized in repeatedly appearing translocations, being important their further characterization and narrow down. Thus, it is necessary to better characterize recurring translocations by molecular cytogenetics. Banding cytogenetics allows the characterization of chromosomes based on alternating light and dark regions, a commonly used and very informative method, however, it has limitations that can be overcome by fluorescence in situ hybridization (FISH). This technique enables the simultaneous characterization of several chromosomal subregions smaller than a chromosomal band. The applied probes can be specific for individual chromosomes, regions of them or even genes, allowing the identification of various rearrangements. The specific FISH-signals can be detected using a fluorescence microscope. To characterize the breakpoints in selected translocations cases multicolor FISH was performed applying locus-specific and whole chromosome painting (WCP) probes.Four translocations were analyzed in this work. The first translocation in analysis is the t(11;22)(q23.3;q11.21); here the goal was to verify the published breakpoints and to establish a probe set for its reliable characterization. Also, two new possible recurrent translocations are reported and their breakpoint regions were characterized, i.e. the translocations t(5;16)(q13.3;p13.3) and the t(Y;12)(q12;q12). Finally, a der(X)t(X;Y)(p22.32;p11.31) was studied; it could be characterized as carrying yet not reported breakpoints, adding one more variant to the already ~25 known ones.