ИЗОХРОМОЗОМА: ОПРЕДЕЛЕНИЕ, ПРОИЗХОД, СВЪРЗАНИ ПАТОЛОГИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

Един isochromosome е ненормално метацентрична хромозома, което се причинява от загубата на една от ръцете на родителски хромозома и последващо дублирането на ръката, който е запазен.

Предложени са два механизма, които обясняват генерирането на този тип генетична аномалия. По-приетото от двете предполага, че изохромозомите възникват по време на процеса на клетъчно делене, като продукт на напречно деление на центромера, а не надлъжно.

Образуване на изохромозома. От Miguelferig, от Wikimedia Commons.

Тъй като резултатът се състои в промяна на генетичната информация, съдържаща се в родителската хромозома, могат да възникнат множество генетични нарушения. Синдромът на Търнър, който се появява поради дублирането на дългата ръка на Х хромозомата и загубата на късата ръка, е най-проучваният от тези нарушения.

Освен това много видове рак също са свързани с тези видове аномалии. Следователно изследването на изохромозомите се превърна в привлекателна и важна област на изследване.

Изохромозома: структурна хромозомна аномалия

Изохромозомата е структурна хромозомна аномалия, която води до аберрантна метацентрична хромозома. Това се причинява от загубата на едно от раменете на хроматид и последващото дублиране на неособената ръка.

С други думи, на тази хромозома и двете рамена на хроматида са морфологично и генетично идентични. Това дублиране води до частична моносомия или частична тризомия.

Монозомията е термин, използван за означаване на факта, че генетичната информация, съдържаща се в локус, се намира в едно копие. Ситуация, която е ненормална в диплоидните клетки, където винаги има две копия. Сега се казва, че е частично, когато загубената информация се намери на другата хромозома на двойката.

От друга страна, тризомията, причинена от този тип структурни нарушения, е частична, тъй като генетичната информация, съдържаща се в една ръка, присъства в три копия.

Въпреки това, две от тези копия са еднакви, продукт на събитието на дублиране на едно от раменете в една от хромозомите на двойката.

произход

Механизмите, чрез които се генерират изохромозоми, все още остават напълно изяснени. Поддържат се обаче две обяснения, направени до момента.

Първата от тях, най-приетата, гласи, че по време на деленето на клетките центромерът се формира чрез напречно, а не надлъжно разделение, както обикновено се случва при нормални условия. Това води до загуба на една от раменете на родителската хромозома и последващо дублиране на ръката, която остава непокътната.

Вторият от механизмите включва отделяне на едното от раменете и последващото му сливане на дъщерните хроматиди точно над центромера, което води до хромозома с два центромера (денцентрична хромозома). От своя страна един от тези два центромера изпитва пълна загуба на функционалност, което прави възможно хромозомната сегрегация по време на клетъчното делене да протича нормално.

Свързани патологии

Образуването на изохромозоми води до дисбаланс в количеството генетична информация, задържана от родителските хромозоми. Тези дисбаланси често водят до появата на генетични нарушения, които се превеждат в специфични патологии.

Сред многото синдроми, които са свързани с този тип структурна аномалия, откриваме синдром на Търнър. Това състояние е най-известно, всъщност е свързано с първия доклад за изохромозома при хората. Последната идва от образуването на X изохромозома, при която късото рамо на първоначалната хромозома е загубено, а дългата рамо е дублирана.

Многобройни изследвания показват, че наличието на изохромозоми е спусъкът за развитието на много видове рак, сред които се откроява хроничната миелоидна левкемия, свързана с изохромозома i (17q). Тези открития правят изохромозомите изключително важен фокус за изследователите.

Какво е хромозома?

Във всички живи клетки ДНК се опакова във високо организирани структури, наречени хромозоми.

Това опаковане в еукариотни клетки се осъществява благодарение на взаимодействието на ДНК с протеини, наречени хистони, които в група от осем единици (октамер) образуват нуклеозома.

Нуклеозомата (основна единица на организация на хроматина) се състои от хистонов октамер, съставен от хистонови димери H2A, H2B, H3 и H4. Структурата на октамера наподобява макарата с нишка, през която е навита голямата молекула на ДНК.

Навиването на молекулата на ДНК, чрез огромен брой нуклеозоми, свързани заедно с раздалечени участъци, свързани с друг тип хистон (Н1), наречен линкери, накрая поражда хромозоми. Последните могат да се видят под микроскоп като добре дефинирани тела по време на процесите на клетъчно делене (митоза и мейоза).

Всеки диплоиден вид има добре определен брой двойки хромозоми. Всяка двойка се отличава с размер и форма за лесна идентификация.

Структура на хромозомите

Хромозомите имат сравнително проста структура, образувана от две паралелни рамена (хроматиди), които са свързани чрез центромера, плътно опакована ДНК структура.

Центромерът разделя всеки хроматид на две рамена, едно с къса дължина, наречено "Р рамо" и едно с по-голяма дължина, наречено "Q рамо". Във всяка от рамената на всеки хроматид гените са подредени на идентични места.

Образуване на изохромозома. От Miguelferig, от Wikimedia Commons

Положението на центромера по протежение на всеки хроматид поражда различни структурни типове хромозоми:

- Акроцентрични: тези, при които центрометърът заема позиция много близо до единия край, произхождаща от много дълга ръка по отношение на другия.

- Метацентричен: при този тип хромозоми, центромерът заема средно местоположение, като поражда рамена с еднаква дължина.

- Субметацентрични: това са, центромерът е леко изместен от центъра, като се получават оръжия, които се разминават с много малка дължина.

Хромозомни аномалии

Всяка от хромозомите, съставляващи кариотипа на даден индивид, притежава милиони гени, които кодират безкраен брой протеини, които изпълняват различни функции, както и регулаторни последователности.

Всяко събитие, което въвежда промени в структурата, броя или размера на хромозомите, може да доведе до промени в количеството, качеството и местоположението на съдържащата се в тях генетична информация. Тези промени могат да доведат до катастрофални условия, както в развитието, така и във функционирането на хората.

Тези аномалии обикновено се генерират по време на гаметогенезата или в ранните етапи на ембрионалното развитие и, въпреки че са склонни да са изключително разнообразни, те са опростени в две категории: структурни хромозомни аномалии и числени хромозомни аномалии.

Първите включват вариации в стандартния брой хромозоми, тоест намекват за загуба или печалба на хромозоми, докато вторите се отнасят до загубата, дублирането или инверсията на част от хромозомата.

Препратки

1. Alberts B, Johnson AD, Lewis J, Morgan D, Raff M, Roberts K, Walter P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6-то издание). WW Norton & Company, Ню Йорк, Ню Йорк, САЩ.
2. Annunziato A. Опаковка на ДНК: Нуклеозоми и хроматин. Природообразование. 2008; 01:26.
3. Caspersson T, Lindsten J, Zech L. Характерът на структурните X-хромозомни аберации при синдрома на Търнър, както се разкрива чрез анализ на флуоресценцията на хинакринната горчица. Hereditas. 1970; 66: 287-292.
4. de la Chapelle A. Как възниква човешката изохромозома? Рак генетичен цитогенет. 1982; 5: 173-179.
5. Fraccaro M, Ikkos D, Lindsten J, Luft R, Kaijser K. Нов вид хромозомни аномалии в дисгенезата на гонадата. Lancet. 1960; 2: 1144.
6. Първи международен семинар по хромозоми при левкемия. Хромозоми при Phi-положителна хронична гранулоцитна левкемия. Br J Haematol. 1978; 39: 305-309.
7. Mitelman F, Levan G. Клъстеризиране на аберации към специфични хромозоми в човешки неоплазми. Hereditas. 1978; 89: 207-232.
8. Simpson JL. Нарушения на сексуалната диференциация. 1970. Academic Press, Ню Йорк, Сан Франциско, Лондон.
9. Vinuesa M, Slavutsky I, Larripa I. Наличие на изохромозоми при хематологични заболявания. Рак генетичен цитогенет. 1987; 25: 47-54.