Хроматиновый мостик - Chromatin bridge
| Хроматиновый мостик | |
|---|---|
 | |
| DAPI окрашивание позволяет визуализировать дезоксирибонуклеиновая кислота части двух дочерних клеток. Соединяющая их тонкая «нитевидная» ДНК определяется как хроматиновый мостик. | |
| Специальность | Патология |
Хроматиновый мостик является митотическим явлением, которое образуется, когда теломеры сестринских хроматид сливаются вместе и не могут полностью разделиться на свои соответствующие дочерние клетки. Потому что это событие наиболее распространено во время анафаза, период, термин анафазный мост часто используется как замена. После образования отдельных дочерних клеток ДНК-мостик, соединяющий гомологичные хромосомы остается фиксированным. Когда дочерние клетки выходят митоз и снова войти межфазный, хроматиновый мостик становится известен как межфазный мостик. Эти явления обычно визуализируются с помощью лабораторных методов окрашивание и флуоресцентная микроскопия.[1][2]
Фон
Верное наследование генетической информации от одного клеточного поколения к следующему в значительной степени зависит от дублирования дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), а также образование двух идентичных дочерних клеток. Этот сложный клеточный процесс, известный как митоз, зависит от множества клеточных контрольных точек, сигналов, взаимодействий и сигнальных каскадов для точного и надежного функционирования. Рак, характеризующийся неконтролируемыми механизмами роста клеток и высокой тенденцией к пролиферации и метастаз, очень подвержен митотическим ошибкам. В результате возникает несколько форм хромосомных аберраций, включая, помимо прочего, двухъядерные клетки, многополюсные шпиндели и микроядра.[3] Хроматиновые мостики могут служить маркером активности рака.
Процесс формирования
Хроматиновые мостики могут образовываться посредством любого количества процессов, при которых хромосомы остаются топологически запутанными во время митоза. Одним из способов, которым это может произойти, является неспособность разделить совместные молекулы, образованные во время репарации ДНК, опосредованной гомологичной рекомбинацией, - процесса, который гарантирует, что реплицированные хромосомы не повреждены до того, как хромосомы будут сегрегированы во время деления клетки. В частности, генетические исследования показали, что потеря ферментов BLM (геликаза синдрома Блума) или FANCM приводит к резкому увеличению количества хроматиновых мостиков. Это происходит потому, что потеря этих генов вызывает увеличение слияний хромосом либо сквозным способом, либо за счет топологического захвата (например, катенации или неразрешенных перекрестных связей ДНК), которые также были связаны с образованием хроматинового мостика. При просмотре под флуоресцентным микроскопом и иммуноокрашивании на цитологические маркеры эти хроматиновые мостики, по-видимому, исходят либо от центромер, либо от теломер, либо от перекрестных связей ДНК (как отмечено FANCD2).[4]
Методы флуоресценции
Хроматиновые мостики можно просмотреть с помощью лабораторного метода, известного как флуоресцентная микроскопия. Флуоресценция - это процесс, который включает возбуждение флуорофор (молекула со способностью излучать флуоресцентный свет в видимом спектре света) с использованием ультрафиолетовый свет. После того, как флуорофор химически возбуждается ультрафиолетовым светом, он излучает видимый свет определенной длины волны, создавая разные цвета. Флуорофоры могут быть добавлены в качестве молекулярной метки к различным частям клетки. DAPI представляет собой флуорофор, который специфически связывается с ДНК и флуоресцирует синим цветом. Кроме того, иммунофлуоресценция может использоваться в качестве лабораторного метода для пометки клеток специфическими флуорофорами с использованием антитела, иммунные белки, созданные В-лимфоциты. Антитела используются иммунной системой для идентификации и связывания чужеродных веществ. Тубулин это мономер из микротрубочки которые составляют сотовый цитоскелет. Антитело против тубулина специфически связывается с этими мономерными субъединицами тубулина. Флуорофор может быть химически присоединен к антителу против тубулина, которое затем флуоресцирует зеленым цветом. Многочисленные антитела могут связываться с микротрубочками, чтобы усилить флуоресцентный сигнал. Флуоресцентная микроскопия позволяет наблюдать различные компоненты клетки на темном фоне с высокой интенсивностью и специфичностью.
Практическое применение
Обнаружение
Хроматиновые мостики проще всего и лучше всего видны при наблюдении хромосом, окрашенных DAPI. Мосты ДНК кажутся синими «нитевидными» связями между двумя разделенными дочерними клетками. Этот эффект создается, когда липкие концы хромосом остаются соединенными друг с другом даже после митоза. Хроматиновый мостик также можно наблюдать с помощью непрямой иммунофлуоресценции, при которой антитубулин излучает зеленую окраску при связывании с микротрубочками в присутствии УФ-света. Поскольку микротрубочки сохраняют положение хромосом во время митоза, они, по-видимому, плотно зажаты между двумя делящимися дочерними клетками. Хроматиновые мостики бывает трудно обнаружить с помощью флуоресцентной микроскопии, так как это явление не так широко распространено и имеет тенденцию проявляться слабым на темном фоне.
Рак
В последнее время хроматиновые мостики рассматриваются как диагностический маркер рака, хотя их связывают с туморогенез в людях.[5] Эта предпосылка основана на том факте, что по мере того, как митотическая клетка делится и дочерние клетки отдаляются друг от друга, нагрузка на мостик ДНК приводит к разрывам хромосомы в случайных точках. Как указывалось ранее, нарушения в хромосоме могут привести к образованию одной хромосомы. мутации, включая удаление, дублирование и инверсия, среди прочего. Эта нестабильность, определяемая как частые изменения структуры и количества хромосом, может быть основой развития рака. Хотя частота хроматиновых мостиков может быть выше в опухолевых клетках по сравнению с нормальными клетками, использование этого явления в качестве диагностического инструмента может оказаться непрактичным. Процесс окрашивания и закрепления клеток образца с помощью непрямой иммунофлуоресценции занимает много времени. Несмотря на то, что окрашивание DAPI происходит быстро, ни один из лабораторных методов не может гарантировать наличие мостиков под флуоресцентным микроскопом. Редкость хроматиновых мостиков даже в раковых клетках делает это явление трудным для получения широко признанного диагностического маркера рака.
Рекомендации
- ^ Чан К.Л., Hickson ID (2011). «Новые сведения о формировании и разрешении ультратонких анафазных мостов». Semin Cell Dev Biol. 22 (8): 906–12. Дои:10.1016 / j.semcdb.2011.07.001. PMID 21782962.
- ^ Хоффельдер Д., Ло Л., Берк Н., Уоткинс С., Голлин С., Сондерс В. (2004). «Разрешение анафазных мостов в раковых клетках» (PDF). Хромосома. 112 (8). Дои:10.1007 / s00412-004-0284-6. PMID 15156327.
- ^ Гиссельссон Д., Джонсон Т., Ю К., Мартинс К., Мандаль Н., Вейгант Дж, Джин И., Мертенс Ф., Джин С. (2002). «Центросомные аномалии, мультиполярные митозы и хромосомная нестабильность при опухолях головы и шеи с дисфункциональными теломерами». Британский журнал рака. 87 (2): 202–7. Дои:10.1038 / sj.bjc.6600438. ЧВК 2376110. PMID 12107843.
- ^ Кок Лунг Чан (Октябрь 2011 г.). «Новые сведения о формировании и разрешении ультратонких анафазных мостов». Семинары по клеточной биологии и биологии развития. 22 (8): 906–912. Дои:10.1016 / j.semcdb.2011.07.001. PMID 21782962.
- ^ Джаллепалли П.В., Ленгауэр С. (2001). «Хромосомная сегрегация и рак: прорубая тайну». Обзоры природы Рак. 1 (2): 109–17. Дои:10.1038/35101065. PMID 11905802.