ИЗОХРОМОСОМА: ОПРЕДЕЛЕНИЕ, ПРОИСХОЖДЕНИЕ, СОПУТСТВУЮЩИЕ ПАТОЛОГИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

Isochromosome является ненормальным метацентрическая хромосома, которая вызвана потерей одного из плеч родительской хромосомы и последующего дублирования рычага , который сохраняется.

Было предложено два механизма для объяснения возникновения этого типа генетической аномалии. Более общепринятое из двух предположений, что изохромосомы возникают в процессе деления клеток, как продукт поперечного деления центромеры, а не продольного.

Формирование изохромосомы. Автор Мигельфериг, из Wikimedia Commons.

Поскольку результатом является изменение генетической информации, содержащейся в родительской хромосоме, могут возникать многочисленные генетические нарушения. Синдром Тернера, который возникает из-за дупликации длинного плеча Х-хромосомы и потери короткого плеча, был наиболее изученным из этих заболеваний.

Кроме того, многие типы рака также связаны с этими типами аномалий. Следовательно, изучение изохромосом стало привлекательной и важной областью исследований.

Изохромосома: структурная хромосомная аномалия

Изохромосома - это структурная хромосомная аномалия, которая приводит к аберрантной метацентрической хромосоме. Это вызвано потерей одного из плеч хроматиды и последующим дублированием не удаленного плеча.

Другими словами, на этой хромосоме оба плеча хроматиды морфологически и генетически идентичны. Это дублирование приводит к частичной моносомии или частичной трисомии.

Моносомия - это термин, используемый для обозначения того факта, что генетическая информация, содержащаяся в локусе, находится в единственной копии. Ситуация, которая является ненормальной для диплоидных клеток, где всегда присутствуют две копии. Говорят, что это неполно, когда потерянная информация обнаруживается на другой хромосоме пары.

С другой стороны, трисомия, вызванная этим типом структурных нарушений, является частичной, потому что генетическая информация, содержащаяся в руке, присутствует в трех копиях.

Однако две из этих копий идентичны и являются продуктом дублирования одного из плеч в одной из хромосом пары.

происхождения

Механизмы, с помощью которых образуются изохромосомы, еще предстоит полностью выяснить. Тем не менее, поддерживаются два объяснения, сделанных на сегодняшний день.

Первый из них, наиболее общепринятый, утверждает, что центромера при делении клетки образуется путем поперечного, а не продольного деления, как это обычно происходит в нормальных условиях. Это приводит к потере одного из плеч родительской хромосомы и последующему дублированию руки, которая остается неповрежденной.

Второй механизм включает отслоение одного из плеч и последующее слияние дочерних хроматид чуть выше центромеры, в результате чего образуется хромосома с двумя центромерами (децентрическая хромосома). В свою очередь, одна из этих двух центромер испытывает полную потерю функциональности, что делает возможным нормальное протекание хромосомной сегрегации во время деления клетки.

Сопутствующие патологии

Формирование изохромосом приводит к дисбалансу в количестве генетической информации, хранимой родительскими хромосомами. Эти дисбалансы часто приводят к появлению генетических нарушений, которые трансформируются в определенные патологии.

Среди множества синдромов, связанных с этим типом структурных аномалий, мы находим синдром Тернера. Это наиболее известное состояние, на самом деле оно связано с первым сообщением об изохромосомах у людей. Последнее происходит в результате образования Х-изохромосомы, в которой короткое плечо исходной хромосомы было потеряно, а длинное плечо было дублировано.

Многочисленные исследования показали, что наличие изохромосом является спусковым крючком для развития множества типов рака, среди которых выделяется хронический миелоидный лейкоз, связанный с изохромосомой i (17q). Эти открытия делают изохромосомы очень актуальным для исследователей.

Что такое хромосома?

Во всех живых клетках ДНК упакована в высокоорганизованные структуры, называемые хромосомами.

Эта упаковка в эукариотических клетках происходит благодаря взаимодействию ДНК с белками, называемыми гистонами, которые в группе из восьми единиц (октамер) образуют нуклеосому.

Нуклеосома (основная единица организации хроматина) состоит из октамера гистонов, состоящего из димеров гистонов H2A, H2B, H3 и H4. Структура октамера напоминает катушку с нитью, через которую намотана большая молекула ДНК.

Скручивание молекулы ДНК через огромное количество нуклеосом, связанных друг с другом спейсерными областями, связанными с другим типом гистона (H1), называемым линкерами, в конечном итоге дает начало хромосомам. Последние можно увидеть под микроскопом как четко очерченные тела во время процессов деления клеток (митоз и мейоз).

Каждый диплоидный вид имеет четко определенное количество пар хромосом. Каждая пара отличается по размеру и форме, что облегчает идентификацию.

Строение хромосом

Хромосомы имеют довольно простую структуру, образованную двумя параллельными плечами (хроматидами), которые соединены центромерой, плотно упакованной структурой ДНК.

Каждая хроматида центромеры состоит из двух ветвей, одна короткой длины, называемая «Р-плечо», а другая - большей длины, называемая «Q-плечо». В каждом плече каждой хроматиды гены расположены в идентичных местах.

Формирование изохромосомы. Автор Мигельфериг, из Wikimedia Commons

Положение центромеры вдоль каждой хроматиды дает начало различным структурным типам хромосом:

- Акроцентрические: те, в которых центромера занимает положение очень близко к одному из концов, образуя очень длинное плечо по отношению к другому.

- Метацентрические: в этом типе хромосом центромера занимает среднее положение, давая начало плечам равной длины.

- Субметацентрические: центромеры лишь немного смещены от центра, образуя руки, которые очень мало расходятся по длине.

Хромосомные аномалии

Каждая из хромосом, составляющих кариотип человека, содержит миллионы генов, которые кодируют бесконечное количество белков, выполняющих различные функции, а также регуляторные последовательности.

Любое событие, которое вносит изменения в структуру, количество или размер хромосом, может привести к изменениям количества, качества и местоположения содержащейся в них генетической информации. Эти изменения могут привести к катастрофическим условиям как в развитии, так и в функционировании людей.

Эти аномалии обычно возникают во время гаметогенеза или на ранних стадиях эмбрионального развития, и, хотя они имеют тенденцию быть чрезвычайно разнообразными, они были упрощены до двух категорий: структурные хромосомные аномалии и числовые хромосомные аномалии.

Первые включают вариации в стандартном количестве хромосом, то есть они намекают на потерю или усиление хромосом, а вторые относятся к потере, дупликации или инверсии части хромосомы.

Ссылки

1. Альбертс Б., Джонсон А.Д., Льюис Дж., Морган Д., Рафф М., Робертс К., Уолтер П. (2014) Молекулярная биология клетки (6-е издание). WW Norton & Company, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США.
2. Аннунциато А. Упаковка ДНК: нуклеосомы и хроматин. Природное образование. 2008; 1:26.
3. Caspersson T, Lindsten J, Zech L. Природа структурных аберраций X-хромосомы при синдроме Тернера, выявленная с помощью флуоресцентного анализа хинакрина иприта. Hereditas. 1970; 66: 287-292.
4. де ла Шапель А. Как возникают изохромосомы человека? Cancer Genet Cytogenet. 1982; 5: 173-179.
5. Fraccaro M, Ikkos D, Lindsten J, Luft R, Kaijser K. Новый тип хромосомной аномалии при дисгенезии гонад. Lancet. 1960; 2: 1144.
6. Первый международный семинар по хромосомам при лейкемии. Хромосомы при Phi-положительном хроническом гранулоцитарном лейкозе. Br J Haematol. 1978; 39: 305-309.
7. Мительман Ф., Леван Г. Кластеризация аберраций определенных хромосом в новообразованиях человека. Hereditas. 1978; 89: 207-232.
8. Simpson JL. Расстройства половой дифференциации. 1970. Academic Press, Нью-Йорк, Сан-Франциско, Лондон.
9. Винуеса М., Славуцкий И., Ларрипа И. Наличие изохромосом при гематологических заболеваниях. Cancer Genet Cytogenet. 1987; 25: 47-54.