ANEUPLOIDIA: PRÍČINY, TYPY A PRÍKLADY - BIOLÓGIE

Aneuploidie je stav, keď bunky majú jeden alebo viac chromozómov v prebytku, alebo chýba, sa líši od počtu haploidné, diploidný alebo samotných polyploidné bunky, ktoré tvoria organizmu daného druhu.

V aneuploidnej bunke nepatrí počet chromozómov k dokonalému násobku sady haploidov, pretože stratili alebo získali chromozómy. Všeobecne platí, že pridanie alebo strata chromozómov zodpovedá jednému chromozómu alebo jeho nepárnemu počtu, aj keď niekedy môžu byť zahrnuté dva chromozómy.

Zdroj: pixabay.com

Aneuploidie patria k numerickým chromozomálnym zmenám a sú najjednoduchšie cytologicky identifikovateľné. Zvieratá túto chromozomálnu nerovnováhu zle podporujú, sú častejšie a menej škodlivé pre druhy rastlín. Mnoho vrodených malformácií u ľudí je spôsobených aneuploidiou.

príčiny

Strata alebo zisk jedného alebo viacerých chromozómov v bunkách jednotlivca je všeobecne spôsobená stratou translokáciou alebo procesom neoddelenia počas meiózy alebo mitózy. Výsledkom je zmena génovej dávky jednotlivcov, čo následne spôsobuje vážne fenotypové defekty.

Zmeny počtu chromozómov sa môžu vyskytnúť počas prvého alebo druhého delenia meiózy alebo obidvoch súčasne. Môžu vzniknúť aj počas mitotického delenia.

Tieto zlyhania delenia sa uskutočňujú pri meióze I alebo meióze II, počas spermatogenézy a oogenézy, ktoré sa tiež vyskytujú pri mitóze v skorých divíziách zygoty.

V aneuploidiách dochádza k nondisjunkcii, keď jeden z chromozómov so svojim homológnym párom prechádza na rovnaký bunkový pól alebo sa pridá k rovnakému gametu. K tomu pravdepodobne dôjde v dôsledku predčasného delenia centroméry počas prvého meiotického delenia pri materskej meióze.

Keď sa gameta s extra chromozómom pripojí k normálnej gamete, objavia sa trizómy (2n + 1). Na druhej strane, keď sa gameta s chýbajúcim chromozómom a normálnym chromozómom zjednocuje, vytvárajú sa monozómy (2n-1).

druhy

Aneuploidie sa vyskytujú často u diploidných jedincov. Tieto modifikácie v počte chromozómov majú veľký klinický význam u ľudských druhov. Zahŕňajú rôzne typy, ako sú nullizómy, monozómy, trizómy a tetrasómy.

nulizomie

V bunkách s nullizómiou sa stratia obidva členy homológneho páru chromozómov, ktoré ich predstavujú ako 2n-2 (n je haploidný počet chromozómov). Napríklad u ľudí s 23 pármi homológnych chromozómov (n = 23), tj 46 chromozómov, by strata homologického páru mala za následok 44 chromozómov (22 párov).

Nullizomický jednotlivec je tiež opísaný ako taký, ktorý nemá vo svojom somatickom doplnku pár homológnych chromozómov.

monosomie

Monozómia je delécia jedného chromozómu (2n-1) v homológnom páre. U človeka s monozómiou by bunka mala iba 45 chromozómov (2n = 45). V rámci monozómie nájdeme monoizozómiu a monotelosómiu.

V monoizozomálnych bunkách je chromozóm bez homologického páru izochromozóm. Monothelosomálne alebo monotelocentrické bunky majú telocentrický chromozóm bez homologického páru.

Trisomy

V trizómiách dochádza k výskytu alebo pridaniu chromozómu v nejakom homologickom páre, to znamená, že existujú tri homológne kópie toho istého chromozómu. Je znázornená ako 2n + 1. U ľudí s trizomickými bunkami sa nachádza 47 chromozómov.

Niektoré dobre preštudované stavy, ako je Downov syndróm, sa vyskytujú v dôsledku trizómie chromozómu 21.

Zloženie extra chromozómu umožňuje klasifikáciu trizómie na:

Primárny trizóm: Keď je extra chromozóm kompletný.
Sekundárny trizóm: Extra chromozóm je izochromozóm.
Terciárna trizomika: V tomto prípade ramená zostávajúceho chromozómu patria do dvoch rôznych chromozómov z normálneho doplnku.

Tetrasomy

Tetrasómia nastáva, keď sa pridá celý pár homológnych chromozómov. U človeka má tetrasómia u jedincov so 48 chromozómami. Je znázornená ako 2n + 2. Pár ďalších chromozómov je vždy homológny pár, to znamená, že budú existovať štyri homológne kópie daného chromozómu.

U toho istého jedinca sa môže vyskytnúť viac ako jedna aneuploidná mutácia, ktorá vedie k dvojitým trizomickým jedincom (2n + 1 + 1), dvojitým monosomickým, nuli tetrasomickým atď. Experimentálne boli získané Sixuplomonozómové organizmy, ako je to v prípade bielej pšenice (Triticum aestivum).

Príklady

Bunkové línie vytvorené po procese chromozómovej neoddeliteľnej väzby sú často neživotaschopné. Dôvodom je skutočnosť, že mnohé z týchto buniek zostávajú bez genetických informácií, čo im bráni v množení a vymiznutí.

Na druhej strane je aneuploidia dôležitým mechanizmom vnútrodruhovej variácie. V rastlinách burín Jimson (Datura stramonium) sa nachádza haploidný doplnok 12 chromozómov, čo umožňuje 12 rôznych trizomík. Každé trizomické ochorenie obsahuje iný chromozóm, z ktorých každý predstavuje jedinečný fenotyp.

V niektorých rastlinách rodu Clarkia trisómia tiež pôsobí ako dôležitý zdroj intrašpecifickej variability.

Aneuploidia u ľudí

U ľudí je asi polovica spontánnych potratov v prvom trimestri gravidity spôsobená numerickou alebo štrukturálnou zmenou chromozómov.

Napríklad autozomálne monozómy nie sú životaschopné. Mnohé trizómy, ako napríklad chromozóm 16, sú často potratené a pri chromozómovej monozómii X alebo Turnerovom syndróme sú bunky životaschopné, ale zygoty X0 sa predčasne potratia.

Aneuploidia pohlavných chromozómov

Najčastejšie prípady aneuploidií u mužov súvisia s pohlavnými chromozómami. Zmeny počtu chromozómov sú lepšie tolerované ako zmeny autozomálnych chromozómov.

Aneuploidia ovplyvňuje počet kópií génu, ale nie jeho nukleotidovú sekvenciu. Keď sa dávka niektorých génov mení, koncentrácie génových produktov sa postupne menia. V prípade pohlavných chromozómov existuje výnimka z tohto vzťahu medzi počtom génov a produkovaným proteínom.

U niektorých cicavcov (myši a ľudí) dochádza k inaktivácii chromozómu X, čo umožňuje, aby u žien a mužov existovala rovnaká funkčná dávka génov súvisiacich s uvedeným chromozómom.

Týmto spôsobom sa v týchto organizmoch inaktivujú ďalšie X chromozómy, čo umožňuje, aby aneuploidia v týchto chromozómoch bola menej škodlivá.

Niektoré choroby, ako je Turnerov syndróm a Klinefelterov syndróm, sú spôsobené aneuploidiami v pohlavných chromozómoch.

Klinefelterov syndróm

Jedinci s týmto stavom sú fenotypovo mužskí, s niektorými efeminovanými vlastnosťami. Prítomnosť tohto chromozómu X u mužov je príčinou tohto ochorenia, pričom títo jedinci vykazujú 47 chromozómov (XXY).

V závažných prípadoch tohto stavu majú muži veľmi vysoké hlasy, dlhé nohy, málo vyvinuté vlasové vlasy a vysoko vyznačené ženské boky a prsia. Ďalej sú sterilné a môžu mať zlý mentálny vývoj. V miernejších prípadoch sa vyskytuje mužský fenotyp a normálny kognitívny vývoj.

Klinefelterov syndróm sa vyskytuje približne u jedného zo 800 narodených mužov.

Turnerov syndróm

Turnerov syndróm je spôsobený čiastočnou alebo úplnou stratou chromozómu X a vyskytuje sa u žien. Táto chromozomálna zmena sa vyskytuje počas gametogenézy postzygotickým procesom nedisjunkcie.

Rôzne karyotypové alterácie spôsobujú pri Turnerovom syndróme rôzne fenotypy. Ak dôjde k strate materiálu dlhého ramena jedného z X chromozómov (terminálnych alebo intersticiálnych), u pacientov s týmto stavom sa vyskytne primárne alebo sekundárne zlyhanie vaječníkov a malé veľkosti. Lymfedém a gonadálna dysgenéza sú tiež časté.

Vo všeobecnosti je fenotyp žien s týmto ochorením normálny, s výnimkou krátkeho vzrastu. Diagnóza tohto syndrómu preto závisí od štúdie a prítomnosti cytogenetickej zmeny.

Toto ochorenie sa vyskytuje približne u 1 z 3 000 novorodencov s vyššou frekvenciou spontánnych potratov, to znamená, že u viac ako 5% embryí, ktoré sa tvoria s touto zmenou, sa do úplného rozvinutia nepodarí úplne vyvinúť.

Autozomálna aneuploidia

Jedinci narodení s autozomálnymi chromozómovými aneuploidiami sú zriedkaví. Vo väčšine prípadov, keď sa vyskytnú tieto typy mutácií, dochádza k spontánnym potratom, s výnimkou aneuploidií malých autozómov, ako je napríklad trizómia chromozómu 21.

Predpokladá sa, že keďže neexistujú kompenzačné mechanizmy pre genetické dávky v autozomálnych chromozómoch, zmeny v ich zložení sú organizmami oveľa menej tolerované.

Downov syndróm

Malá veľkosť chromozómov 21 umožňuje prítomnosť ďalších kópií génov, ktoré sú menej škodlivé ako vo väčších chromozómoch. Tieto chromozómy majú menej génov ako ktorýkoľvek iný autozóm.

Downov syndróm je najbežnejšou autozomálnou aneuploidiou u ľudí. V Spojených štátoch má tento stav asi jedno zo 700 narodených.

Odhaduje sa, že 95% prípadov je spôsobených neodpojením, ktoré spôsobuje voľnú trizómiu 21. Zvyšných 5% je produkovaných translokáciou, často medzi chromozómami 21 a 14. Prevalencia tohto stavu do značnej miery závisí od počatia matky.

Zistilo sa, že medzi 85 a 90% prípadov je prítomnosť voľnej trizómie 21 spojená s meiotickými zmenami matky. Jedinci s týmto ochorením sa vyznačujú hypotonickým, hyperextenzibilným a hyporeflexným účinkom.

Okrem toho majú stredne malú lebku, s plochým a bičíkovitým výbežkom, malým nosom a ušami a malým, dole zahnutým ústami s častým vystupovaním jazyka.

Referencie

Creighton, TE (1999). Encyklopédia molekulárnej biológie. John Wiley and Sons, Inc.
Guzmán, MEH (2005). Vrodené chyby. Vydavateľstvo univerzity.
Jenkins, JB (2009). genetika Ed.
Jiménez, LF, a Merchant, H. (2003). Bunková a molekulárna biológia. Pearsonovo vzdelávanie.
Lacadena, JR (1996). Cytogenetika. Redakčný doplnok.
Pierce, BA (2009). Genetika: koncepčný prístup. Panamerican Medical Ed.

ANEUPLOIDIA: PRÍČINY, TYPY A PRÍKLADY - BIOLÓGIE - 2026