ANEUPLOIDIA: PRZYCZYNY, RODZAJE I PRZYKŁADY - BIOLOGIA - 2026

Aneuploidii to stan, gdy komórki mają jeden lub więcej chromosom, w nadmiarze lub brak, różniące się od liczby haploidalnej, diploidalnych lub poliploidalnych samych komórek, które składają się z organizmu z danego gatunku.

W komórce aneuploidalnej liczba chromosomów nie należy do idealnej wielokrotności zestawu haploidalnego, ponieważ utraciły lub zyskały chromosomy. Generalnie dodanie lub utrata chromosomów odpowiada pojedynczemu chromosomowi lub ich nieparzystej liczbie, chociaż czasami mogą być zaangażowane dwa chromosomy.

Źródło: pixabay.com

Aneuploidie należą do numerycznych zmian chromosomowych i są najłatwiejsze do zidentyfikowania cytologicznie. Ta nierównowaga chromosomalna jest słabo wspierana przez zwierzęta, jest częstsza i mniej szkodliwa dla gatunków roślin. Wiele wrodzonych wad rozwojowych u ludzi jest spowodowanych aneuploidią.

Przyczyny

Utrata lub zysk jednego lub więcej chromosomów w komórkach osobnika jest generalnie spowodowana utratą przez translokację lub procesem nierozłączności podczas mejozy lub mitozy. W rezultacie zmienia się dawka genów osobników, co z kolei powoduje poważne wady fenotypowe.

Zmiany liczby chromosomów mogą wystąpić podczas pierwszego lub drugiego podziału mejozy lub w obu w tym samym czasie. Mogą również powstać podczas podziału mitotycznego.

Te niepowodzenia podziału mają miejsce w mejozie I lub mejozie II, podczas spermatogenezy i oogenezy, występującej również w mitozie we wczesnych podziałach zygoty.

W aneuploidiach nierozłączność występuje, gdy jeden z chromosomów z jego homologiczną parą przechodzi do tego samego bieguna komórki lub jest dodawany do tej samej gamety. Dzieje się tak prawdopodobnie z powodu przedwczesnego podziału centromeru podczas pierwszego podziału mejotycznego w mejozie matki.

Kiedy gameta z dodatkowym chromosomem łączy się z normalną gametą, pojawiają się trisomie (2n + 1). Z drugiej strony, gdy gameta z brakującym chromosomem i normalnym chromosomem jednoczą się, powstają monosomie (2n-1).

Rodzaje

Aneuploidie występują często u osób diploidalnych. Te modyfikacje liczby chromosomów mają duże znaczenie kliniczne u gatunku ludzkiego. Obejmują one różne typy, takie jak nullizomie, monosomie, trisomie i tetrasomie.

Nullisomia

W komórkach z nullisomią obaj członkowie homologicznej pary chromosomów są traceni, co reprezentuje ich jako 2n-2 (n to haploidalna liczba chromosomów). Na przykład u ludzi z 23 parami homologicznych chromosomów (n = 23), czyli 46 chromosomami, utrata pary homologicznej skutkowałaby 44 chromosomami (22 pary).

Osobnik nullisomiczny jest również opisywany jako taki, któremu brakuje pary homologicznych chromosomów w swoim dopełniaczu somatycznym.

Monosomia

Monosomia to delecja pojedynczego chromosomu (2n-1) w parze homologicznej. U człowieka z monosomią komórka miałaby tylko 45 chromosomów (2n = 45). W obrębie monosomii znajdujemy monoizosomię i monotelosomię.

W komórkach monoizosomalnych chromosom obecny bez pary homologicznej jest izochromosomem. Komórki monotelosomalne lub monotelocentryczne mają chromosom telocentryczny bez swojego odpowiednika.

Trisomia

W trisomii występuje pojawienie się lub dodanie chromosomu w pewnej parze homologicznej, to znaczy istnieją trzy homologiczne kopie tego samego chromosomu. Jest reprezentowany jako 2n + 1. U ludzi z komórkami trisomicznymi znajduje się 47 chromosomów.

Niektóre dobrze zbadane schorzenia, takie jak zespół Downa, występują jako konsekwencja trisomii chromosomu 21.

Budowa dodatkowego chromosomu pozwala podzielić trisomię na:

• Pierwotny trisomiczny: kiedy dodatkowy chromosom jest kompletny.
• Wtórny trisomiczny: dodatkowy chromosom to izochromosom.
• Trzeciorzędowy trisomiczny: W tym przypadku ramiona pozostałego chromosomu należą do dwóch różnych chromosomów z normalnego dopełniacza.

Tetrasomia

Do tetrasomii dochodzi, gdy dochodzi do dodania pełnej pary homologicznych chromosomów. U ludzi tetrasomia prowadzi do osób z 48 chromosomami. Jest reprezentowany jako 2n + 2. Para dodatkowych chromosomów jest zawsze parą homologiczną, to znaczy, że będą cztery homologiczne kopie danego chromosomu.

U tej samej osoby może wystąpić więcej niż jedna mutacja aneuploidalna, co skutkuje podwójnym osobnikiem trisomicznym (2n + 1 + 1), podwójnym monosomem, nuli tetrasomią itp. Organizmy monosomiczne Sixuplo uzyskano doświadczalnie, podobnie jak w przypadku pszenicy białej (Triticum aestivum).

Przykłady

Linie komórkowe powstałe w wyniku procesu nierozłączenia chromosomów są często niezdolne do życia. Dzieje się tak, ponieważ wiele z tych komórek pozostaje bez informacji genetycznej, co zapobiega ich rozmnażaniu i znikaniu.

Z drugiej strony aneuploidia jest ważnym mechanizmem wewnątrzgatunkowej zmienności. W chwastach Jimson (Datura stramonium) znajduje się haploidalny dopełnienie 12 chromosomów, więc możliwych jest 12 różnych trisomik. Każdy trisomiczny obejmuje inny chromosom, z których każdy ma unikalny fenotyp.

W przypadku niektórych roślin z rodzaju Clarkia trisomia jest również ważnym źródłem zmienności wewnątrzgatunkowej.

Aneuploidia u ludzi

U ludzi około połowa spontanicznych poronień w pierwszym trymestrze ciąży jest spowodowana numeryczną lub strukturalną zmianą chromosomów.

Na przykład monosomie autosomalne nie są opłacalne. Wiele trisomii, takich jak ta na chromosomie 16, jest często przerywanych, aw monosomii chromosomu X lub zespole Turnera komórki są żywotne, ale zygoty X0 są przedwczesne.

Aneuploidia chromosomów płciowych

Najczęstsze przypadki aneuploidii u mężczyzn są związane z chromosomami płci. Zmiany liczby chromosomów są lepiej tolerowane niż autosomalne zmiany chromosomów.

Aneuploidia wpływa na liczbę kopii genu, ale nie na jego sekwencję nukleotydową. Wraz ze zmianą dawki niektórych genów zmienia się z kolei stężenie produktów genowych. W przypadku chromosomów płci istnieje wyjątek od tej zależności między liczbą genów a produkowanym białkiem.

U niektórych ssaków (myszy i ludzi) dochodzi do inaktywacji chromosomu X, co pozwala na istnienie tej samej funkcjonalnej dawki genów związanych z tym chromosomem u samic i samców.

W ten sposób dodatkowe chromosomy X są inaktywowane w tych organizmach, dzięki czemu aneuploidia w tych chromosomach może być mniej szkodliwa.

Niektóre choroby, takie jak zespół Turnera i zespół Klinefeltera, są spowodowane przez aneuploidie w chromosomach płci.

Zespół Klinefeltera

Osoby z tym schorzeniem są fenotypowo płci męskiej, z pewnymi zniewieściałymi cechami. Obecność dodatkowego chromosomu X u osobników płci męskiej jest przyczyną tej choroby, przy czym osoby te mają 47 chromosomów (XXY).

W ciężkich przypadkach tego schorzenia mężczyźni mają bardzo wysokie głosy, długie nogi, słabo owłosione ciało i bardzo wyraźne kobiece biodra i piersi. Ponadto są bezpłodne i mogą mieć słaby rozwój umysłowy. W łagodniejszych przypadkach występuje męski fenotyp i prawidłowy rozwój poznawczy.

Zespół Klinefeltera występuje przy około jednym na 800 żywych urodzeń płci męskiej.

zespół Turnera

Zespół Turnera jest spowodowany częściową lub całkowitą utratą chromosomu X i występuje u kobiet. Ta zmiana chromosomów zachodzi podczas gametogenezy w wyniku postzygotycznego procesu nierozłącznego.

Różne zmiany kariotypu prowadzą do powstania różnych fenotypów w zespole Turnera. W przypadku utraty materiału długiego ramienia jednego z chromosomów X (terminalnego lub śródmiąższowego) u pacjentek z tym schorzeniem dochodzi do pierwotnej lub wtórnej niewydolności jajników i małych rozmiarów. Często występuje również obrzęk limfatyczny i dysgenezja gonad.

Ogólnie rzecz biorąc, fenotyp kobiet z tą chorobą jest normalny, z wyjątkiem niskiego wzrostu. Rozpoznanie tego zespołu zależy zatem od badania i obecności zmiany cytogenetycznej.

Choroba ta występuje u około jednej na 3000 noworodków płci żeńskiej, z większą częstotliwością poronień samoistnych, to znaczy nie więcej niż 5% zarodków, które powstają w wyniku tej zmiany, jest w stanie w pełni rozwinąć się do terminu porodu.

Aneuploidia autosomalna

Osoby urodzone z autosomalnymi aneuploidiami chromosomowymi są rzadkie. W większości przypadków, w których występują tego typu mutacje, dochodzi do samoistnych poronień, z wyjątkiem aneuploidii małych autosomów, takich jak trisomia chromosomu 21.

Uważa się, że ze względu na brak mechanizmów kompensacji dawek genów w chromosomach autosomalnych zmiany w ich składzie są znacznie mniej tolerowane przez organizmy.

Zespół Downa

Niewielki rozmiar chromosomów 21 pozwala na obecność dodatkowych kopii genów, będąc mniej szkodliwymi niż w przypadku większych chromosomów. Te chromosomy mają mniej genów niż jakikolwiek inny autosom.

Zespół Downa jest najczęstszą autosomalną aneuploidią u ludzi. W Stanach Zjednoczonych około jeden na 700 urodzeń ma ten stan.

Szacuje się, że 95% przypadków jest spowodowanych przez nierozłączność, powodując wolną trisomię 21. Pozostałe 5% jest wytwarzane przez translokację, często między chromosomami 21 i 14. Częstość występowania tego schorzenia zależy w dużej mierze od wieku matki w momencie poczęcia.

Stwierdzono, że od 85 do 90% przypadków obecność wolnej trisomii 21 jest związana ze zmianami mejotycznymi matki. Osoby z tym stanem charakteryzują się hipotonią, nadmierną rozciągliwością i hiporefleksją.

Ponadto mają umiarkowanie małą czaszkę z płaską i rozgałęzioną potylicą, małym nosem i uszami oraz małymi, odchylonymi w dół ustami z częstym wysunięciem języka.

Bibliografia

1. Creighton, TE (1999). Encyklopedia biologii molekularnej. John Wiley and Sons, Inc.
2. Guzmán, MEH (2005). Wady wrodzone . Wydawnictwo Uniwersyteckie.
3. Jenkins, JB (2009). Genetyka Ed. Odwróciłem się.
4. Jiménez, LF i Merchant, H. (2003). Biologia komórkowa i molekularna. Edukacja Pearson.
5. Lacadena, JR (1996). Cytogenetyka. Complutense redakcyjne.
6. Pierce, BA (2009). Genetyka: podejście koncepcyjne. Panamerican Medical Ed.