IZOCHROMOZÓM: DEFINÍCIA, PÔVOD, SÚVISIACE PATOLÓGIE - BIOLÓGIE - 2026

Isochromosome je abnormálne metacentrickú chromozómu, ktorý je spôsobený stratou jedného z ramien rodičovského chromozómu a následné zdvojenie ramena, ktorá je zachovaná.

Na objasnenie vzniku tohto typu genetickej abnormality boli navrhnuté dva mechanizmy. Čím viac sa z týchto dvoch akceptuje, navrhuje sa, že izochromozómy vznikajú počas procesu delenia buniek skôr ako produkt priečneho delenia centroméry ako pozdĺžneho delenia.

Tvorba izochromozómu. Miguelferig, z Wikimedia Commons.

Pretože výsledok spočíva v zmene genetickej informácie obsiahnutej v rodičovskom chromozóme, môžu vzniknúť početné genetické poruchy. Turnerov syndróm, ktorý sa vyskytuje v dôsledku duplikácie dlhého ramena chromozómu X a straty krátkeho ramena, bol najviac študovaný z týchto porúch.

S týmito druhmi abnormalít je tiež spojené mnoho typov rakoviny. Štúdium izochromozómov sa preto stalo atraktívnou a dôležitou oblasťou výskumu.

Izochromozóm: štrukturálna chromozomálna abnormalita

Izochromozóm je štrukturálna chromozomálna abnormalita, ktorá vedie k aberantnému metacentrickému chromozómu. Je to spôsobené stratou jedného z ramien chromatidu a následnou duplikáciou undeletovaného ramena.

Inými slovami, na tomto chromozóme sú obe ramená chromatidu morfologicky a geneticky identické. Toto zdvojenie vedie k čiastočnej monozómii alebo čiastočnej trizómii.

Monozómia je termín, ktorý sa používa na označenie skutočnosti, že genetická informácia obsiahnutá v mieste sa nachádza v jedinej kópii. Situácia, ktorá je neobvyklá v diploidných bunkách, kde sú vždy prítomné dve kópie. Teraz sa hovorí, že je čiastočná, keď sa stratená informácia nájde na druhom chromozóme páru.

Na druhej strane, trizómia spôsobená týmto typom štrukturálneho narušenia je čiastočná, pretože genetická informácia obsiahnutá v ramene je prítomná v troch kópiách.

Avšak dve z týchto kópií sú rovnaké, sú výsledkom duplikácie jedného z ramien v jednom z chromozómov páru.

pôvod

Mechanizmy, ktorými sa generujú izochromozómy, ešte stále nie sú úplne objasnené. Sú však podporené dve doterajšie vysvetlenia.

Prvá z nich, najviac akceptovaná, uvádza, že počas delenia buniek je centroméra tvorená priečnym a nie pozdĺžnym delením, ako sa zvyčajne vyskytuje za normálnych podmienok. To vedie k strate jedného z ramien rodičovského chromozómu a následnej duplikácii ramena, ktoré zostáva neporušené.

Druhý mechanizmus spočíva v oddelení jedného z ramien a jeho následnej fúzii dcérskych chromatidov tesne nad centromérou, čo vedie k vzniku chromozómu s dvoma centromérami (výstredný chromozóm). Na druhej strane jeden z týchto dvoch centromerov zažije úplnú stratu funkčnosti, ktorá umožňuje, aby sa chromozomálna segregácia počas delenia buniek normálne vyskytovala.

Súvisiace patológie

Tvorba izochromozómov vedie k nerovnováhe v množstve genetickej informácie, ktorú majú rodičovské chromozómy. Tieto nerovnováhy často vedú k objaveniu sa genetických porúch, ktoré sa premieňajú na konkrétne patológie.

Medzi mnohými syndrómami, ktoré sa spájajú s týmto typom štrukturálnej abnormality, nájdeme Turnerov syndróm. Tento stav je najznámejší, v skutočnosti súvisí s prvou správou o izochromozóme u ľudí. Ten pochádza z tvorby X izochromozómu, v ktorom sa stratilo krátke rameno pôvodného chromozómu a duplikovalo sa dlhé rameno.

Početné výskumy ukázali, že prítomnosť izochromozómov je spúšťačom rozvoja mnohých typov rakoviny, medzi ktorými vyniká chronická myeloidná leukémia spojená s izochromozómom i (17q). Tieto nálezy robia izochromozómy vysoko relevantným zameraním pre výskumných pracovníkov.

Čo je chromozóm?

Vo všetkých živých bunkách je DNA balená vo vysoko organizovaných štruktúrach nazývaných chromozómy.

K tomuto baleniu v eukaryotických bunkách dochádza vďaka interakcii DNA s proteínmi nazývanými históny, ktoré v skupine ôsmich jednotiek (oktamér) tvoria nukleozóm.

Nukleozóm (základná jednotka organizácie chromatínu) sa skladá z histónového oktaméru zloženého z histónových dimérov H2A, H2B, H3 a H4. Oktamérová štruktúra pripomína cievku nití, cez ktorú je navinutá veľká molekula DNA.

Navinutie molekuly DNA prostredníctvom veľkého počtu nukleozómov vzájomne spojených medzerníkovými oblasťami asociovanými s iným typom histónu (H1) nazývaným linkery, nakoniec vedie k vzniku chromozómov. Ten je možné vidieť pod mikroskopom ako dobre definované telá počas procesov bunkového delenia (mitóza a meióza).

Každý diploidný druh má dobre definovaný počet párov chromozómov. Každý pár sa vyznačuje veľkosťou a tvarom pre ľahkú identifikáciu.

Štruktúra chromozómov

Chromozómy majú pomerne jednoduchú štruktúru tvorenú dvoma rovnobežnými ramenami (chromatidy), ktoré sú spojené cez centroméru, husto zbalenú štruktúru DNA.

Časti centroméry každý chromatid do dvoch ramien, z ktorých jedna bola krátka s názvom „rameno P“ a druhá s väčšou dĺžkou s názvom „rameno Q“. V každom ramene každého chromatidu sú gény usporiadané na rovnakých miestach.

Tvorba izochromozómu. Miguelferig, z Wikimedia Commons

Poloha centroméry pozdĺž každého chromatidu vedie k rôznym štrukturálnym typom chromozómov:

- Acrocentrické: tie, v ktorých centroméra zaujíma polohu veľmi blízko k jednému z koncov, ktoré majú veľmi dlhú ruku voči druhému.

- metacentrické: v tomto type chromozómov centroméra zaberá stredné miesto, pričom vznikajú ramená rovnakej dĺžky.

- Submetacentrické: jedná sa o centroméru, ktorá je len mierne posunutá od stredu, takže vytvára ramená, ktoré sa veľmi málo líšia.

Chromozomálne abnormality

Každý z chromozómov, ktoré tvoria karyotyp jednotlivca, nesie milióny génov, ktoré kódujú nekonečné množstvo proteínov, ktoré plnia rôzne funkcie, ako aj regulačné sekvencie.

Akákoľvek udalosť, ktorá zavádza zmeny v štruktúre, počte alebo veľkosti chromozómov, môže viesť k zmenám v kvantite, kvalite a umiestnení genetických informácií v nich obsiahnutých. Tieto zmeny môžu viesť ku katastrofickým podmienkam tak vo vývoji, ako aj vo fungovaní jednotlivcov.

Tieto abnormality sa zvyčajne vytvárajú počas gametogenézy alebo počas počiatočných štádií embryonálneho vývoja a hoci majú tendenciu byť extrémne rôznorodé, boli zjednodušené do dvoch kategórií: štrukturálne chromozomálne abnormality a numerické chromozomálne abnormality.

Prvý z nich zahŕňa variácie štandardného počtu chromozómov, to znamená, že narážajú na stratu alebo zisk chromozómov, zatiaľ čo druhý odkazuje na stratu, duplikáciu alebo inverziu časti chromozómu.

Referencie

1. Alberts B, Johnson AD, Lewis J, Morgan D, Raff M, Roberts K, Walter P. (2014) Molecular Biology of Cell (6. vydanie). WW Norton & Company, New York, NY, USA.
2. Balenie DNA Annunziato A.: Nukleozómy a chromatín. Prírodné vzdelávanie. 2008; 01:26.
3. Caspersson T, Lindsten J, Zech L. Povaha štruktúrnych aberácií chromozómov X pri Turnerovom syndróme, ako sa zistilo fluorescenčnou analýzou chinakrínovej horčice. Hereditas. 1970; 66: 287-292.
4. de la Chapelle A. Ako vzniká ľudský izochromozóm? Genet rakoviny Cytogenet. 1982; 5: 173-179.
5. Fraccaro M, Ikkos D, Lindsten J, Luft R, Kaijser K. Nový typ chromozomálnej abnormality v gonadálnej dysgenéze. Lancet. 1960; 2: 1144.
6. Prvý medzinárodný seminár o chromozómoch v leukémii. Chromozómy pri Phi-pozitívnej chronickej granulocytovej leukémii. Br J Haematol. 1978; 39: 305 - 309.
7. Mitelman F, Levan G. Zhlukovanie aberácií špecifických chromozómov v ľudských nádoroch. Hereditas. 1978; 89: 207-232.
8. Simpson JL. Poruchy sexuálnej diferenciácie. 1970. Academic Press, New York, San Francisco, Londýn.
9. Vinuesa M, Slavutsky I, Larripa I. Prítomnosť izochromozómov pri hematologických ochoreniach. Genet rakoviny Cytogenet. 1987; 25: 47-54.