Ciało Barra to masa heterochromatyny condesada obserwowana w komórkach somatycznych samic ssaków i innych zwierząt. Zwykle jest to łatwe do zauważenia na etapie interfejsu mitotycznego.
Wielu naukowców przypisuje tak duże stężenie heterochromatyny inaktywacji jednego z dwóch chromosomów X. Region ten jest intensywnie wybarwiony podczas analiz cytologicznych ze względu na dużą ilość zawartej w nim heterochromatyny.
Nieaktywny chromosom X w fazie międzyfazowej: fotomikrografia prawidłowych fibroblastów, gdzie został oznaczony surowicą odpornościową dla histonu makroH2A1. Strzałka wskazuje na chromatynę płciową wybarwioną DAPI (ciałko Barra) i odpowiadające jej miejsce chromatyny płciowej (Źródło: Stanley M Gartler, Kartik R Varadarajan, Ping Luo, Theresa K Canfield, Jeff Traynor, Uta Francke i R Scott Hansen Via Wikimedia Commons)
Ciałka Barra zostały odkryte przez Murraya Barra i Bertrama w 1949 r. Obaj naukowcy zaobserwowali, że ta niewielka masa lub ciało było obecne w jądrach komórek nerwowych u kotów domowych, podczas gdy nie było to widoczne w komórkach nerwowych u kotów.
Ale dopiero w 1966 roku Mary Lyon zaproponowała, że te małe ciałka pojawiły się w wyniku przypadkowej inaktywacji jednego z dwóch chromosomów płci żeńskiej.
Wiele problemów z płodnością diagnozowanych u kobiet wynika z faktu, że ich komórki mają postać „mozaiki”. Oznacza to, że niektóre z Twoich komórek nie dezaktywują jednego z Twoich chromosomów X, ale inne tak.
Zatem niektóre komórki mają 45 chromosomów somatycznych i jeden aktywny chromosom płci X, podczas gdy inne mają 45 chromosomów somatycznych i dwa aktywne chromosomy XX, co może mieć implikacje z wielu fizjologicznych i behawioralnych punktów widzenia.
Charakterystyka i struktura
Ciałko Barra jest również nazywane ciałem Barra lub heterochromatyną płciową. Jest to element, który oglądany pod mikroskopem świetlnym ma okrągły, płasko-wypukły kształt i ma około jednego mikrona długości.
Ciałka Barra, ponieważ składają się z DNA heterochromatyny, wybarwiają się intensywniej niż DNA echromatyny, które jest „ekspandowane” i rozproszone w jądrze komórkowym.
Generalnie do przebarwień tej struktury stosuje się hematoksylinę i eozynę, które są związkami wybarwiającymi jądra komórkowe na niebiesko, ciemnofioletowo lub czarno.
Ciałko Barra składa się z fakultatywnej heterochromatyny, to znaczy, że DNA jest wyrażane w pewnych momentach, aw innych nie. Kiedy DNA „aktywnego” lub euchromatycznego chromosomu X jest uszkodzone, DNA ciałka Barra może stać się echromatyczne, aby skompensować te niepowodzenia.
W przeciętnej komórce somatycznej ciałko Barra znajduje się na wewnętrznej powierzchni jądra iw pierwszych doniesieniach Barra o ciałku, struktura ta jest nazywana „satelitą jądrowym”.
Zagłębiając się w swoje badania, Barr odkrył, że ciała te znaleziono w komórkach wszystkich tkanek żeńskich, z wyjątkiem komórek tkankowych wątroby i trzustki.
Niemy
U wszystkich ssaków, które rozwijają się przez łożysko, znajduje się RNA odpowiedzialne za inicjowanie wyciszania i pakowania chromosomu X, który nie jest wyrażany, to znaczy za tworzenie ciała Barra. To RNA jest nazywane „RNA nieaktywnej transkrypcji specyficzne dla X”.
„Specyficzne dla X nieaktywne transkrypcyjne RNA” ulega ekspresji jedynie w celu propagacji wzdłuż chromosomu X wybranego przez wyciszaną komórkę. Podróż kończy się stymulacją wyciszania komórkowego dzięki udziałowi niektórych histonów obecnych w chromatynie tego chromosomu.
Inaktywacja chromosomu X u ludzi. Proces ten może przebiegać na różne sposoby, inaktywując, u potomstwa chromosomu X od ojca lub matki (źródło: Lilymclaughlin01 przez Wikimedia Commons)
Aby specyficzne dla X nieaktywne transkrypcyjne RNA obejmowało całą długość chromosomu, komórki muszą wyrażać od 300 do 1000 jego kopii, więc stwierdzono, że istnieje stała ekspresja specyficznego dla X nieaktywnego transkrypcyjnego RNA, aby utrzymać do drugiego chromosomu X w postaci ciała Barra.
Naukowcy sugerowali wcześniej, że „specyficzne dla X nieaktywne transkrypcyjne RNA” stymuluje tworzenie wewnętrznego represyjnego jądra w ciałku Barra i zawiera dużą zawartość powtarzających się regionów DNA.
Jednak szczegółowe obserwacje za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej opisały ciałko Barra jako „stłumiony” chromosom X posiadający silnie upakowaną chromatynę, z luźno upakowanymi kanałami chromatyny biegnącymi od obrzeża do wnętrza ciałka.
Wszystkie geny kontrolujące mechanizm wyciszania chromosomów są zachowane dla wszystkich gatunków, od drożdży po ludzi. Kompletne miejsce, w którym znajdują się te geny, nazywa się „centrum inaktywacji X”.
Diagnoza
Odkrycie Murraya Barra stanowiło przełom w zakresie dokładnej i szczegółowej analizy płci chromosomalnej osobników. Na przykład w przypadku zaburzeń interseksualnych lokalizacja i rozróżnienie ciała Barra szybko stało się szeroko stosowanym narzędziem diagnostycznym.
Ten rodzaj analizy jest często wykonywany na próbkach kryminalistycznych, ponieważ chromosom X chromosomu w jego nieaktywnej postaci występuje wyłącznie w komórkach żeńskich (pamiętaj, że komórki męskie również mają chromosom X, ale jest on aktywny).
Pozyskując komórki z ludzkich embrionów, można oszacować płeć na wczesnym etapie rozwoju.
Ponadto, identyfikując płeć, można zdiagnozować choroby lub nieprawidłowości, które są wynikiem obecności większej lub mniejszej liczby chromosomów płciowych niż normalnie dla komórek u ludzi.
Choroby
Osoby, które posiadają dwa lub więcej chromosomów X, mają ciało Barra mniejsze niż liczba chromosomów X w jądrze komórkowym. Zatem komórki z nieprawidłowych kobiet z pojedynczym chromosomem X nie mają żadnych ciałek Barra.
Ta anomalia jest znana jako zespół Turnera; mając na uwadze, że w komórkach od mężczyzn, które mają dwa chromosomy XX, chromosom Y i ciało Barra, zdiagnozowano zespół Klinefeltera.
Istnieją również kobiety, które mogą mieć trzy chromosomy X, a zatem mają dwa ciałka Barra w jądrach komórek. Jednak komórki, które zawierają nieprawidłowości chromosomów płciowych i komórki, które są całkowicie normalne, można znaleźć u tej samej osoby.
Ogólnie rzecz biorąc, osoby o tych cechach są bezpłodne, mają „dziecinny” wygląd, który uniemożliwia im pełny rozwój, i są postrzegane przez niektóre sektory społeczeństwa jako swego rodzaju „zjawisko”.
Jest to stan określany jako „komórki mozaiki”. Ludzie, którzy nie mają całkowitej nieprawidłowości w swoich komórkach, mają zwykle mniejszy stopień któregokolwiek z zespołów.
Podczas analiz cytologicznych próbka tkanki jest określana ilościowo, ile komórek ma nieprawidłowość w chromosomach płciowych; jeśli nieprawidłowość występuje w kilku komórkach, osobnik może rozwijać się jak normalna osoba.
Bibliografia
- Jackson, SH, Muskett, JM i Young, D. (1975). Ciała Barra w wymazach z szyjki macicy. Brytyjskie czasopismo medyczne, 1 (5959), 682.
- Ramakrishnan, K., Sharma, S., Sreeja, C., Pratima, DB, Aesha, I., & Vijayabanu, B. (2015). Określenie płci w odontologii sądowej: przegląd. Journal of pharmacy & bioallied sciences, 7 (supl 2), S398.
- Rego, A., Sinclair, PB, Tao, W., Kireev, I., & Belmont, AS (2008). Fakultatywna heterochromatyna nieaktywnego chromosomu X ma charakterystyczną skondensowaną ultrastrukturę. Journal of cell science, 121 (7), 1119-1127.
- Smeets, D. (2013). Analiza ciała Barra za pomocą mikroskopii super rozdzielczości (rozprawa doktorska, lmu).
- Walker, CL, Cargile, CB, Floy, KM, Delannoy, M., & Migeon, BR (1991). Ciało Barra jest zapętlonym chromosomem X utworzonym przez asocjację telomerów. Proceedings of the National Academy of Sciences, 88 (14), 6191-6195.