Strukturvarianten

Strukturvarianten (Strukturvarianten, SV) sind genomische Veränderungen, die die Struktur des Genoms durch Veränderungen der Größe oder Anordnung von DNA-Sequenzen betreffen. Typischerweise werden SV als größer als 50 Basenpaare definiert; gängige Größen reichen von Kilobasen bis Megabasen.

Formen der Strukturvarianten umfassen Deletionen, Duplikationen (Copy-Number Variants, CNVs), Insertationen, Inversionen, Translokationen sowie komplexe Rearrangements. Eine extreme Form multipler Brüche wird als Chromothripsis beschrieben. Strukturvarianten können einzelne oder mehrere Gene betreffen und unterschiedliche regulatorische Regionen einschließen.

Entstehung und Ursachen entstehen durch verschiedene Mechanismen, darunter Nicht-allelische homologe Rekombination (NAHR), Fehler bei der DNA-Replikation sowie der Aktivität transposable Elemente. Repetitive Sequenzen und genomische Hotspots erhöhen die Anfälligkeit für SV. Umweltfaktoren und individuelle Genomität können die Frequenz und das Muster von Strukturvarianten beeinflussen.

Nachweis und Technologien: Früher spielte Karyotypisierung eine Rolle, später came array-basierte Genomik (CGH-Arrays, SNP-Arrays) zum Nachweis von Kopienzahlveränderungen. Moderne Ansätze nutzen Whole-Genome Sequencing mit Read-Depth-, Split-Read- und Paare-Analysen. Lange Leselängen-Sequenzierung (PacBio, Nanopore) sowie optische Kartierung verbessern Breakpoint-Genauigkeit und das Verständnis komplexer Rearrangements.

Bedeutung und Anwendung: SV können Gene dosieren, Geninhalte verändern oder Regulierungselemente beeinflussen. Sie tragen zu Erbkrankheiten bei (Beispiele: Deletion 22q11.2, PMP22-Duplikation bei Charcot-Marie-Tooth) und spielen eine zentrale Rolle in der Krebsgenomik sowie in der Bevölkerungs- und Evolutionsforschung. Die Interpretation von SV erfordert kontextbezogene Verschaltung von Genen, Regulation und Phänotyp.