人類通常在每個細(xì)胞中有46條染色體，分為23對。4號染色體的兩個拷貝，一個從每個親本遺傳的拷貝，形成一對。4號染色體跨越約1.91億個DNA構(gòu)建塊(堿基對)，占細(xì)胞總DNA的6%以上。

4號染色體

識別每條染色體上的基因是遺傳研究的一個活躍領(lǐng)域。由于研究人員使用不同的方法來預(yù)測每條染色體上的基因數(shù)量，因此估計的基因數(shù)量會有所不同。4號染色體可能含有1,000到1,100個基因，這些基因提供了制造蛋白質(zhì)的說明。這些蛋白質(zhì)在體內(nèi)發(fā)揮著各種不同的作用。

4號染色體圖

遺傳學(xué)家使用稱為idiograms的圖表作為染色體的標(biāo)準(zhǔn)表示。圖像顯示染色體的相對大小及其條帶圖案，這是當(dāng)染色體用化學(xué)溶液染色然后在顯微鏡下觀察時出現(xiàn)的暗帶和亮帶的特征圖案。這些條帶用于描述每條染色體上基因的位置。

4號染色體圖表

4號染色體異常出現(xiàn)相關(guān)疾病

癌癥

已經(jīng)在幾種類型的人類癌癥中鑒定了4號染色體的變化。這些遺傳變化是體細(xì)胞的，這意味著它們是在一個人的一生中獲得的，并且僅存在于某些細(xì)胞中。例如，4號染色體和若干其他染色體之間的遺傳物質(zhì)的重排(易位)與白血病相關(guān)，白血病是血液形成細(xì)胞的癌癥。

涉及4號染色體和染色體14的特異性易位通常在多發(fā)性骨髓瘤中發(fā)現(xiàn)，其是在骨髓細(xì)胞中起始的癌癥。易位，寫為t(4; 14)(p16; q32)，異常地將4號染色體上的WHSC1基因與14號染色體上的另一個基因的一部分融合。這些基因的融合過度激活WHSC1，這似乎促進(jìn)了不受控制的癌細(xì)胞的生長和分裂。

Facioscapulohumeral肌營養(yǎng)不良癥

肌營養(yǎng)不良癥是由涉及4號染色體的長(q)臂的遺傳變化引起的。這種情況的特征在于肌肉無力和消瘦(萎縮)隨時間緩慢惡化。它是由稱為D4Z4的DNA區(qū)域的變化引起的，該區(qū)域位于染色體末端附近，位于描述為4q35的位置。D4Z4區(qū)域由11至100多個重復(fù)區(qū)段組成，每個區(qū)段長約3,300個DNA堿基對(3.3kb)。整個D4Z4區(qū)域通常是高甲基化的，這意味著它具有與DNA連接的大量甲基(由一個碳原子和三個氫原子組成)。當(dāng)該區(qū)域低甲基化，附著的甲基太少時，會導(dǎo)致面肩肱型肌營養(yǎng)不良癥。在1型面肩肱型肌營養(yǎng)不良癥(FSHD1)中，發(fā)生低甲基化是因?yàn)镈4Z4區(qū)域異常縮短(收縮)，含有1到10次重復(fù)，而不是通常的11到100次重復(fù)。在2型面肩肱型肌營養(yǎng)不良癥(FSHD2)中，低甲基化最常見的原因是基因突變SMCHD1，通常使D4Z4區(qū)域高度甲基化。

面肩肱型肌營養(yǎng)不良癥

最接近4號染色體末端的D4Z4區(qū)段包含稱為DUX4的基因。D4Z4區(qū)域的高甲基化通常使DUX4基因在大多數(shù)成體細(xì)胞和組織中保持關(guān)閉(沉默)。在患有面肩肱型肌營養(yǎng)不良癥的人中，D4Z4區(qū)域的低甲基化阻止DUX4基因在通常被關(guān)閉的細(xì)胞和組織中沉默。雖然DUX4基因在開啟(活躍)時的功能知之甚少，但研究人員認(rèn)為它會影響其他基因的活性，特別是在肌肉細(xì)胞中。目前尚不清楚DUX4的異常活動情況基因損傷或破壞這些細(xì)胞，導(dǎo)致進(jìn)行性肌肉無力和萎縮。

所述DUX4基因毗鄰稱為PLAM序列，這是必要的生產(chǎn)DUX4蛋白質(zhì)的DNA的調(diào)節(jié)區(qū)。4號染色體的一些拷貝具有功能性pLAM序列，而其他拷貝不具有。具有功能性pLAM序列的4號染色體的拷貝被描述為4qA或“許可”。沒有功能性pLAM序列的那些被描述為4qB或“非許可”。沒有功能性pLAM序列，不會產(chǎn)生DUX4蛋白。因?yàn)槊總€細(xì)胞中有4個4號染色體拷貝，所以個體可能有4個4號染色體的“許可”拷貝，2個“非許可”拷貝，或者每個拷貝中的一個。Facioscapulohumeral肌營養(yǎng)不良癥只能發(fā)生在至少有一個“允許”的4號染色體拷貝的人身上。SMCHD1基因突變，該疾病僅在存在功能性pLAM序列以允許產(chǎn)生DUX4蛋白時才產(chǎn)生。

PDGFRA相關(guān)的慢性嗜酸性粒細(xì)胞白血病

PDGFRA相關(guān)的慢性嗜酸性粒細(xì)胞白血病是由涉及 PDGFRA基因的遺傳異常引起的， PDGFRA基因是4號染色體上發(fā)現(xiàn)的一種基因。這種病癥是一種血細(xì)胞癌，其特征是嗜酸性粒細(xì)胞數(shù)量增加，這是一種參與過敏的白細(xì)胞反應(yīng)。

PDGFRA基因異常是體細(xì)胞突變，這是一個人的一生期間獲得的是只存在于某些細(xì)胞突變。這些異常中最常見的是從4號染色體中刪除遺傳物質(zhì)，其去除大約800個DNA構(gòu)建塊(核苷酸)并將兩個基因FIP1L1和PDGFRA的部分組合在一起，從而產(chǎn)生FIP1L1-PDGFRA融合基因。偶爾，通過除缺失以外的機(jī)制，除FIP1L1之外的基因與PDGFRA基因融合。極少數(shù)情況下，改變PDGFRA基因中單個DNA構(gòu)建模塊的突變(點(diǎn)突變)會導(dǎo)致這種情況。

PDGFRA相關(guān)的慢性嗜酸性粒細(xì)胞白血病

由FIP1L1-PDGFRA融合基因(以及其他PDGFRA融合基因)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)具有PDGFRA蛋白的功能，其刺激細(xì)胞內(nèi)的信號傳導(dǎo)途徑，其控制許多重要的細(xì)胞過程，例如細(xì)胞生長和分裂(增殖)。和細(xì)胞存活。然而，與正常的PDGFRA蛋白不同，融合蛋白不斷地開啟(組成型激活)，這意味著細(xì)胞總是接收增殖信號。類似地，PDGFRA基因中的點(diǎn)突變可以導(dǎo)致組成型活化的PDGFRA蛋白。當(dāng)FIP1L1-PDGFRA融合基因或PDGFRA中的點(diǎn)突變時基因發(fā)生在血細(xì)胞前體中，嗜酸性粒細(xì)胞(有時是其他血細(xì)胞)的生長控制不良，導(dǎo)致PDGFRA相關(guān)的慢性嗜酸性粒細(xì)胞白血病。目前尚不清楚為什么嗜酸性粒細(xì)胞優(yōu)先受這種遺傳變化的影響。

Wolf-Hirschhorn綜合征

Wolf-Hirschhorn綜合征是由4號染色體的短(p)臂末端附近遺傳物質(zhì)的缺失引起的，該位置描述為4p16.3。這種病癥的體征和癥狀與染色體這部分多個基因的丟失有關(guān)。刪除的大小因受影響的個體而異; 研究表明，較大的缺失往往導(dǎo)致更嚴(yán)重的智力殘疾和身體異常，而不是較小的缺失。

在Wolf-Hirschhorn綜合征患者中最常刪除的4號染色體區(qū)域被稱為Wolf-Hirschhorn綜合征臨界區(qū)域2(WHSCR-2)。該區(qū)域包含幾個基因，其中一些已知在早期發(fā)育中起重要作用。這些基因的丟失導(dǎo)致發(fā)育遲緩，獨(dú)特的面部外觀和該病癥的其他特征。科學(xué)家正在努力確定4號染色體短臂末端的其他基因，這些基因有助于Wolf-Hirschhorn綜合征的特征。

4p-綜合征

其他4染色體病癥

來自4號染色體的短(p)臂的遺傳物質(zhì)的一些缺失不涉及關(guān)鍵區(qū)域WHSCR-2。這些缺失引起的癥狀和體征與Wolf-Hirschhorn綜合征不同，包括輕度智力障礙，在某些情況下，還有快速(加速)生長。具有此類刪除的人通常沒有癲癇發(fā)作。

當(dāng)細(xì)胞具有4號染色體的三個拷貝而不是通常的兩個拷貝時，發(fā)生三體性4。完全三體性4，當(dāng)所有身體的細(xì)胞都含有4號染色體的額外拷貝時發(fā)生，與生命不相容。當(dāng)只有一些身體的細(xì)胞有4號染色體的額外副本時，就會出現(xiàn)類似但稍微不那么嚴(yán)重的情況，稱為馬賽克三體性。馬賽克三體性4的體征和癥狀差異很大，可能包括心臟缺陷，手指和腳趾異常，和其他出生缺陷。馬賽克三體性4非常罕見; 只有少數(shù)病例報告過。

4號染色體的數(shù)量或結(jié)構(gòu)的其他變化可以具有多種效果，包括延遲生長和發(fā)育，智力殘疾，獨(dú)特的面部特征，心臟缺陷和其他醫(yī)學(xué)問題。涉及4號染色體的變化包括每個細(xì)胞中額外的染色體片段(部分三體性4)，每個細(xì)胞中缺失的染色體片段(部分單體4)和稱為環(huán)狀4號染色體的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。環(huán)狀染色體出現(xiàn)在染色體在兩個地方斷裂并且染色體臂的末端融合在一起形成圓形結(jié)構(gòu)。