- Izochromosom: strukturalna nieprawidłowość chromosomalna
- Pochodzenie
- Powiązane patologie
- Co to jest chromosom?
- Struktura chromosomów
- Nieprawidłowości chromosomalne
- Bibliografia
Izochromosom jest nieprawidłowy metacentryczną chromosomów, która jest spowodowana utratą jednego z ramion chromosomu rodzicielskich i wynikające z powielania ramienia, które jest zachowane.
Zaproponowano dwa mechanizmy wyjaśniające powstawanie tego typu nieprawidłowości genetycznych. Bardziej akceptowany z dwóch sugeruje, że izochromosomy powstają podczas procesu podziału komórki, jako produkt raczej poprzecznego podziału centromeru niż podłużnego.
Tworzenie izochromosomu. Miguelferig, źródło Wikimedia Commons.
Ponieważ wynikiem jest zmiana informacji genetycznej zawartej w chromosomie rodzicielskim, mogą powstać liczne zaburzenia genetyczne. Najbardziej zbadanym z tych zaburzeń był zespół Turnera, który występuje z powodu duplikacji długiego ramienia chromosomu X i utraty krótkiego ramienia.
Ponadto wiele rodzajów raka jest również powiązanych z tego typu nieprawidłowościami. Dlatego badanie izochromosomów stało się atrakcyjną i ważną dziedziną badań.
Izochromosom: strukturalna nieprawidłowość chromosomalna
Izochromosom jest strukturalną nieprawidłowością chromosomów, która prowadzi do nieprawidłowego chromosomu metacentrycznego. Jest to spowodowane utratą jednego z ramion chromatydy i późniejszym powieleniem nieusuniętego ramienia.
Innymi słowy, na tym chromosomie oba ramiona chromatydy są morfologicznie i genetycznie identyczne. To podwojenie skutkuje częściową monosomią lub częściową trisomią.
Monosomia to termin używany w odniesieniu do faktu, że informacja genetyczna zawarta w locus znajduje się w jednej kopii. Sytuacja, która jest nieprawidłowa w komórkach diploidalnych, gdzie zawsze występują dwie kopie. Teraz mówi się, że jest to częściowe, gdy utracone informacje znajdują się na drugim chromosomie pary.
Z drugiej strony trisomia spowodowana tego typu zaburzeniem strukturalnym jest częściowa, ponieważ informacja genetyczna zawarta w ramieniu występuje w trzech kopiach.
Jednak dwie z tych kopii są takie same, będące wynikiem zdarzenia duplikacji jednego z ramion w jednym z chromosomów pary.
Pochodzenie
Mechanizmy generowania izochromosomów nadal nie zostały w pełni wyjaśnione. Jednak istnieją dwa dotychczasowe wyjaśnienia.
Pierwszy z nich, najbardziej akceptowany, stwierdza, że podczas podziału komórki centromer powstaje w wyniku podziału poprzecznego, a nie podłużnego, jak to zwykle ma miejsce w normalnych warunkach. Prowadzi to do utraty jednego z ramion chromosomu rodzicielskiego i późniejszej duplikacji ramienia, które pozostaje nienaruszone.
Drugi z mechanizmów polega na oderwaniu jednego z ramion i wynikającej z tego fuzji chromatyd potomnych tuż nad centromerem, dając początek chromosomowi z dwoma centromerami (chromosom dcentryczny). Z kolei jeden z tych dwóch centromerów doświadcza całkowitej utraty funkcjonalności, co umożliwia normalną segregację chromosomów podczas podziału komórki.
Powiązane patologie
Tworzenie izochromosomów skutkuje brakiem równowagi w ilości informacji genetycznej przechowywanej przez chromosomy rodzicielskie. Te nierównowagi często prowadzą do pojawienia się zaburzeń genetycznych, które przekładają się na określone patologie.
Wśród wielu zespołów, które są związane z tego typu nieprawidłowościami strukturalnymi, znajdujemy zespół Turnera. Ten stan jest najlepiej znany, w rzeczywistości jest związany z pierwszym doniesieniem o izochromosomie u ludzi. Ta ostatnia pochodzi z utworzenia izochromosomu X, w którym krótkie ramię oryginalnego chromosomu zostało utracone, a długie ramię zostało zduplikowane.
Liczne badania wykazały, że obecność izochromosomów jest czynnikiem wyzwalającym rozwój wielu typów raka, wśród których wyróżnia się przewlekła białaczka szpikowa związana z izochromosomem i (17q). Te odkrycia sprawiają, że izochromosomy są bardzo istotnym przedmiotem zainteresowania naukowców.
Co to jest chromosom?
We wszystkich żywych komórkach DNA jest upakowane w wysoce zorganizowanych strukturach zwanych chromosomami.
To pakowanie w komórkach eukariotycznych odbywa się dzięki interakcji DNA z białkami zwanymi histonami, które w grupie ośmiu jednostek (oktameru) tworzą nukleosom.
Nukleosom (podstawowa jednostka organizacji chromatyny) składa się z oktameru histonowego złożonego z dimerów histonów H2A, H2B, H3 i H4. Struktura oktamera przypomina szpulę nici, przez którą nawijana jest duża cząsteczka DNA.
Nawijanie cząsteczki DNA, poprzez ogromną liczbę nukleosomów połączonych ze sobą regionami dystansowymi związanymi z innym typem histonu (H1) zwanym łącznikami, ostatecznie prowadzi do powstania chromosomów. Te ostatnie można zobaczyć pod mikroskopem jako dobrze zdefiniowane ciała podczas procesów podziału komórek (mitozy i mejozy).
Każdy gatunek diploidalny ma dobrze określoną liczbę par chromosomów. Każda para ma charakterystyczny rozmiar i kształt, co ułatwia identyfikację.
Struktura chromosomów
Chromosomy mają dość prostą strukturę, składającą się z dwóch równoległych ramion (chromatyd), które są połączone przez centromer, gęsto upakowaną strukturę DNA.
Każdy chromatyd z centromeru dzieli się na dwa ramiona, jedno o krótkiej długości zwane „ramieniem P” i jedno o większej długości zwane „ramieniem Q”. W każdym z ramion każdej chromatydy geny są rozmieszczone w identycznych miejscach.
Tworzenie izochromosomu. Miguelferig, źródło Wikimedia Commons
Położenie centromeru wzdłuż każdej chromatydy powoduje powstawanie różnych strukturalnych typów chromosomów:
- Acrocentric: te, w których centromer znajduje się bardzo blisko jednego z końców, rozpoczynając bardzo długie ramię w stosunku do drugiego.
- Metacentryczny: w tego typu chromosomach centromer zajmuje środkową pozycję, dając początek ramionom o jednakowej długości.
- Submetacentryczny: to znaczy , że centromer jest tylko nieznacznie przesunięty od środka, dając ramiona, które różnią się bardzo nieznacznie na długości.
Nieprawidłowości chromosomalne
Każdy z chromosomów, które składają się na kariotyp osoby, zawiera miliony genów, które kodują nieskończoną liczbę białek pełniących różne funkcje, a także sekwencje regulatorowe.
Każde zdarzenie, które wprowadza zmiany w strukturze, liczbie lub rozmiarze chromosomów, może prowadzić do zmian w ilości, jakości i lokalizacji zawartych w nich informacji genetycznych. Te zmiany mogą prowadzić do katastrofalnych warunków, zarówno w rozwoju, jak iw funkcjonowaniu jednostek.
Nieprawidłowości te są generalnie generowane podczas gametogenezy lub we wczesnych stadiach rozwoju embrionalnego i chociaż są one zwykle bardzo zróżnicowane, zostały uproszczone do dwóch kategorii: strukturalne nieprawidłowości chromosomalne i liczbowe nieprawidłowości chromosomalne.
Te pierwsze dotyczą zmian w standardowej liczbie chromosomów, to znaczy nawiązują do utraty lub zdobycia chromosomów, podczas gdy drugie odnoszą się do utraty, duplikacji lub odwrócenia części chromosomu
Bibliografia
- Alberts B, Johnson AD, Lewis J, Morgan D, Raff M, Roberts K, Walter P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6th Edition). WW Norton & Company, Nowy Jork, NY, USA.
- Annunziato A. DNA Opakowania: nukleosomy i chromatyna. Edukacja przyrodnicza. 2008; 1:26.
- Caspersson T, Lindsten J, Zech L. The nature of strukturalnych aberracji chromosomu X w zespole Turnera ujawnione przez analizę fluorescencji musztardy chinakrynowej. Hereditas. 1970; 66: 287-292.
- de la Chapelle A. Jak powstaje izochromosom człowieka? Cancer Genet Cytogenet. 1982; 5: 173-179.
- Fraccaro M, Ikkos D, Lindsten J, Luft R, Kaijser K. Nowy typ nieprawidłowości chromosomowych w dysgenezie gonad. Lancet. 1960; 2: 1144.
- Pierwsze międzynarodowe warsztaty nt. Chromosomów w białaczce. Chromosomy w przewlekłej białaczce granulocytowej Phi-dodatniej. Br J Haematol. 1978; 39: 305-309.
- Mitelman F, Levan G. Clustering of aberrations to specific chromosomes in human neoplasms. Hereditas. 1978; 89: 207-232.
- Simpson JL. Zaburzenia zróżnicowania płciowego. 1970. Academic Press, Nowy Jork, San Francisco, Londyn.
- Vinuesa M, Slavutsky I, Larripa I. Obecność izochromosomów w chorobach hematologicznych. Cancer Genet Cytogenet. 1987; 25: 47-54.