Дицентрическая хромосома - Dicentric chromosome - Wikipedia

А дицентрическая хромосома это ненормальный хромосома с двумя центромеры. Он образуется в результате слияния двух сегментов хромосомы, каждый с центромерой, что приводит к потере ацентрических фрагментов (без центромеры) и образованию дицентрических фрагментов.[1] Образование дицентрических хромосом связывают с генетическими процессами, такими как Робертсоновская транслокация[1] и парацентрическая инверсия.[2] Дицентрические хромосомы играют важную роль в митотической стабильности хромосом и формировании псевдодицентрических хромосом.[1][3] Их существование было связано с определенными природными явлениями, такими как облучение и были задокументированы как лежащие в основе определенных клинических синдромов, в частности Синдром Кабуки.[3][4] Формирование дицентрических хромосом и их влияние на функцию центромер изучаются в некоторых клинических исследованиях. цитогенетика лаборатории.[5]

Формирование

После парацентрической инверсии разделение инвертированных хромосом в анафазе I приводит к образованию дицентрических и ацентрических фрагментов. Дицентрические фрагменты превращаются в разрушенные продукты. Ацентрические фрагменты просто теряются.

Известно, что большинство дицентрических хромосом образуются хромосомные инверсии, которые представляют собой повороты в областях хромосомы из-за хромосомных разрывов или внутрихромосомных рекомбинаций.[2] Инверсии, которые исключают центромеру, известны как парацентрические инверсии, которые приводят к несбалансированности гаметы после мейоза.[2] Во время профазы мейоз I, гомологичные хромосомы образуют инверсионная петля и происходит кроссовер. Если произошла парацентрическая инверсия, один из продуктов будет ацентрическим, а другой - дицентрическим.[1][2] Дицентрическая хроматида раздвигается во время анафазы мейоза I с такой силой, что хромосома разрывается в случайных местах.[2] Эти сломанные фрагменты приводят к делециям генов, которые приводят к генетически несбалансированным гаметам. Это может иметь серьезные последствия, способствуя развитию генетических нарушений, таких как синдром Кабуки и синдром Эдвардса.[2]

Облучение

Радиация как известно, вызывает аномалии в ядрах клеток.[5] Дицентрические хромосомы были впервые обнаружены в лимфоцитах из мазков крови гражданского и военного персонала, которым было поручено бороться с последствиями 1986 года. Чернобыльская ядерная катастрофа (ликвидаторы ).[4] Радиация увеличивает вероятность образования дицентрических хромосом после каждого митотического события, создавая физические мосты между ними в анафазе и телофазе.[5] Когда эти хромосомы раздвигаются, хромосомные мосты разрываются, что приводит к образованию «хвостатых» ядер, выступов ядер в цитоплазму.[4]

Теломеры

Когда теломеры хромосом укорачиваются с продолжением деления клеток, концы хромосом также могут сливаться, образуя дицентрические хромосомы.[6] Это считается «кризисом», разновидностью остановка клеточного цикла, и большинство клеток в этом состоянии страдают апоптоз.[6] Образующиеся дицентрические хромосомы очень нестабильны, что приводит к хромосомные транслокации, удаления и усиления, такие как Робертсоновская транслокация. Это приводит к поврежденным, удаленным генным продуктам дицентрических фрагментов.[1]

Приложения

Дицентрические хромосомы изучаются в модельные организмы такие как дрожжи (Saccharomyces cerevisiae ).[7] Использование С. cerevisiae как классическая генетическая система восходит к 1950-м годам[7] из-за его возможности в трансформация к рекомбинантный ДНК.[7] Сломанные хромосомы, которые приводят к ацентрическим и дицентрическим фрагментам, могут быть изучены в С. cerevisiae из-за его известной способности переносить анеуплоидия, ненормальное количество хромосом.[8] Штаммы С. cerevisiae которые переносят анеуплоидию, могут стабилизировать продукты сломанных хромосом во время пролиферации, которые могут быть восстановлены и изучены в лабораторных условиях.[7][8]

Цитогенетика

Функция центромеры была в центре внимания многих лабораторных анализов, включающих такие методы, как флуоресценция. на месте гибридизация (РЫБЫ ) и хромосомные полосы (С-образные полосы).[9] FISH включает использование флуоресцентных зондов для обнаружения и локализации конкретных последовательностей ДНК на хромосомах, а зонды, специфичные для центромеры, могут использоваться для измерения дицентрических хромосом. частоты.[10] Этот метод позволяет тестировать образцы крови человека и образцы тканей, которые исторически использовались радиационными лабораториями.[4][5][10] C-бэнды - это метод окрашивания, который можно использовать для визуализации дицентрических хромосом. Он специфически окрашивает конститутивный гетерохроматин, которые являются участками хромосомы на центромере или рядом с ней.[9]

Последствия

Наличие «хвостовых» ядер (B) в облученных клетках считаются биомаркерами образования дицентрических хромосом.

Существование дицентрических хромосом имеет клинически значимые последствия для людей, которые могут жить с умственными, неврологическими и физическими недостатками. Хвостатые ядра - это признаки радиационного воздействия на ткани человека, микробиота и водные беспозвоночные после недавних ядерных катастроф.[5] Кроме того, они используются как потенциальные биомаркеры для скрининга определенных генетических синдромов, присутствующих в человеческих популяциях.[3]

Псевдодицентрические хромосомы

Дицентрические хромосомы могут приводить к псевдодицентрическим мутациям, при которых одна из центромер хромосомы становится неактивной.[1] Это может иметь серьезные клинические последствия для пациентов, что наблюдается при тяжелых прогрессирующих неврологических и интеллектуальных расстройствах.[11] Такие как Синдром Кабуки, педиатрический врожденный беспорядок.[3] Синдром Кабуки - один из наиболее широко изученных синдромов, связанных с псевдодицентрической хромосомой.[3] Другие охарактеризованные синдромы также были связаны с псевдодицентрическими хромосомами, такие как Синдром Эдвардса,[12] а трисомия хромосомы 18, и Синдром Тернера,[13] потеря (или частичная потеря) Х-хромосомы. Псевдодицентрические хромосомы сами по себе не определяют эти синдромы, потому что также учитывается вклад других хромосомных аномалий, таких как наличие изохромосомы у пациентов Тернера.[13]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж Нуссбаум, Роберт; Макиннес, Родерик; Уиллард, Хантингтон; Хамош, Ада (2007). Томпсон и Томпсон Генетика в медицине. Филадельфия (Пенсильвания): Сондерс. п. 72. ISBN  978-1-4160-3080-5.
  2. ^ а б c d е ж Хартвелл, Лиланд; Худ, Лирой; Гольдберг, Майкл; Рейнольдс, Энн; Ли, Сильвер (2011). Генетика от генов к геномам, 4e. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN  9780073525266.
  3. ^ а б c d е Линч, Салли; и другие. (1995). «Особенности синдрома Кабуки у монозиготных мальчиков-близнецов с псевдодицентрической хромосомой 13». J. Med. Genet. 32 (32:227–230): 227–230. Дои:10.1136 / jmg.32.3.227. ЧВК  1050324. PMID  7783176.
  4. ^ а б c d Кравцов В.Ю. Федорцева, Р. Ф; Старкова, Е. V; Ярцева, Н. М; Никифоров, А. М (2000-05-15). «Хвостатые ядра и дицентрические хромосомы у облученных». Прикладное излучение и изотопы. 52 (5): 1121–1127. Дои:10.1016 / S0969-8043 (00) 00057-9. PMID  10836416.
  5. ^ а б c d е Anbumani, S .; Моханкумар, Мэри Н. (12 августа 2015 г.). «Нуклеоплазматические мостики и хвостатые ядра являются признаками радиационного воздействия на Oreochromis mossambicus с использованием анализа цитомного микроядра эритроцитов (EMNCA)». Экология и исследования загрязнения окружающей среды. 22 (23): 18425–18436. Дои:10.1007 / s11356-015-5107-1. ISSN  0944-1344. PMID  26263884.
  6. ^ а б Букамп, Петра; Попп, Сюзанна; Крунич, Дамир (01.11.2005). «Теломер-зависимая хромосомная нестабильность». Журнал материалов симпозиума по исследовательской дерматологии. 10 (2): 89–94. Дои:10.1111 / j.1087-0024.2005.200401.x. ISSN  1087-0024. PMID  16358816.
  7. ^ а б c d Хабер, Джеймс; Торберн, Патриция; Роджерс, Дэвид (1983). «Мейотическое и митотическое поведение дицентрических хромосом у Saccharomyces cerevisiae». Генетика. 106 (106:185–205): 185–205.
  8. ^ а б Торрес, Эдуардо М .; Дефур, Ной; Паннеерселвам, Амудха; Такер, Шерил М .; Whittaker, Charles A .; Gygi, Стивен П .; Dunham, Maitreya J .; Амон, Анжелика (10.01.2010). «Идентификация мутаций, устойчивых к анеуплоидии». Клетка. 143 (1): 71–83. Дои:10.1016 / j.cell.2010.08.038. ISSN  0092-8674. ЧВК  2993244. PMID  20850176.
  9. ^ а б Лефорт, Женевьева; и другие. (2002). «Стабильная дицентрическая дупликация-дефицит хромосомы 14 в результате кроссинговера в материнской парацентрической инверсии». Являюсь. J. Med. Genet. 113 (4): 333–338. Дои:10.1002 / ajmg.b.10720. PMID  12457404.
  10. ^ а б Бхавани, М .; Тамиж Сельван, Г .; Каур, Харприт; Adhikari, J. S .; Vijayalakshmi, J .; Venkatachalam, P .; Чаудхури, Н. К. (01.09.2014). «Анализ дицентрических хромосомных аберраций с использованием гибридизации по Гимзе и центромер-специфической флуоресценции in-situ для биологической дозиметрии: меж- и внутрилабораторное сравнение в индийских лабораториях». Прикладное излучение и изотопы. 92: 85–90. Дои:10.1016 / j.apradiso.2014.06.004. PMID  25014548.
  11. ^ Rivera, H .; Zuffardi, O .; Maraschio, P .; Caiulo, A .; Anichini, C .; Scarinci, R .; Виварелли, Р. (1989-10-01). «Альтернативная инактивация центромер в псевдодицентрике (15; 20) (pter; pter), связанная с прогрессирующим неврологическим расстройством». Журнал медицинской генетики. 26 (10): 626–630. Дои:10.1136 / jmg.26.10.626. ISSN  1468-6244. ЧВК  1015713. PMID  2685311.
  12. ^ Гравхольт, Клаус Хойбьерг; Бугге, Мерете; Стрёмкьер, Хелле; Капрани, Монна; Энрикес, Ульрик; Петерсен, Майкл Б .; Брандт, Карстен А. (1997-07-01). «Пациент с синдромом Эдвардса, вызванным редкой псевдодицентрической хромосомой 18 отцовского происхождения». Клиническая генетика. 52 (1): 56–60. Дои:10.1111 / j.1399-0004.1997.tb02515.x. ISSN  1399-0004. PMID  9272714.
  13. ^ а б Монрой, Нэнси; Лопес, Марисоль; Сервантес, Алисия; Гарсия-Крус, Диана; Зафра, Гильдардо; Канун, Соня; Зентено, Хуан Карлос; Кофман-Альфаро, Сусана (22 января 2002 г.). «Микросателлитный анализ при синдроме Тернера: Родительское происхождение Х-хромосом и возможный механизм образования аномальных хромосом». Американский журнал медицинской генетики. 107 (3): 181–189. Дои:10.1002 / ajmg.10113. ISSN  1096-8628. PMID  11807897.