В начале 1990-х гг. был открыт принципиально новый тип мутаций, значительно расширивший понимание роли повторяющихся элементов генома в возникновении и наследовании патологических признаков.
Характерной составной частью человеческого генома служит так называемая сателлитная ДНК. Она представляет собой избыточную ДНК, которая иерархически организована в виде блоков, состоящих из большого числа повторяющихся копий относительно коротких нуклеотидных последовательностей - тандемных повторов. В зависимости от числа пар оснований, входящих в состав элементарной единицы тандемного повтора, выделают мини-сателлитную ДНК [состоящую из повторов длиной от десятков до сотен пар оснований (п.о.)] и микросателлитную ДНК (образуемую повторами длиной 2-5 п.о.) (Gordenin et al., 1997).
Особенность всех микросателлитных последовательностей состоит в их значительном полиморфизме по числу копий тандемных повторов, отражающем мутационную частоту соответствующей повторяющейся нуклеотидной структуры (Richards, Sutherland, 1992). Динуклео тидные микросателлитные повторы нашли важное применение в молекулярно-генетических исследованиях в качестве высокоинформативных маркеров, что существенно расширило методические возможности генетического картирования. Не менее значимым оказалось обнаружение взаимосвязи микросателлитных тандемных повторов с наследственными моногенными заболеваниями человека (Willems, 1994; Rosenberg, 1996; Brouwer et al., 2009). Доказано, что в основе развития более чем 20 наследственных болезней (табл. 20-1) лежит особый механизм мутации - патологическое увеличение числа копий внутригенных тандемных микросателлитных (как правило, тринуклеотидных) повторов выше определенного порогового значения. Данный феномен известен как экспансия тринуклеотидных повторов, а соответствующие заболевания - как болезни экспансии (Горбунова и др., 2002; Иллариошкин и др., 1995; Orr, Zoghbi, 2007). Помимо тринуклеотидных повторов, в редких случаях в патологический процесс могут вовлекаться также тетра- и пентануклеотидные последовательности. Мутантный экспандированный аллель характеризуется генетической нестабильностью как при размножении соматических клеток, так и в гаметогенезе, степень которой пропорциональна длине микросателлитного сегмента и в целом значительно выше, чем у нормальных аллелей. Это нередко приводит к дальнейшему изменению (чаще - нарастанию) числа тандемных повторов при передаче гена в следующее поколение. В связи с такой нестабильностью мутации по типу экспансии микросателлитных повторов получили название динамические мутации (Richards, Sutherland, 1992).