Хроматиновый мостик
| Хроматиновый мостик | |
|---|---|
 | |
| Окрашивание DAPI позволяет визуализировать части дезоксирибонуклеиновой кислоты двух дочерних клеток. Тонкая «нитчатая» ДНК, соединяющая их, называется хроматиновым мостиком. | |
| Специальность | Патология |
Хроматиновый мостик — это митотическое явление, которое образуется, когда теломеры сестринских хроматид сливаются вместе и не могут полностью разделиться на соответствующие дочерние клетки. Поскольку это событие наиболее распространено во время анафазы термин «анафазный мост» , в качестве замены часто используется . После образования отдельных дочерних клеток мостик ДНК, соединяющий гомологичные хромосомы, остается фиксированным. Когда дочерние клетки выходят из митоза и снова вступают в интерфазу , хроматиновый мост становится известным как интерфазный мост. Эти явления обычно визуализируются с помощью лабораторных методов окраски и флуоресцентной микроскопии . [1] [2]
Фон
[ редактировать ]Точное наследование генетической информации от одного клеточного поколения к другому во многом зависит от дупликации дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), а также от образования 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 достоверного функционирования. Рак , характеризующийся неконтролируемыми механизмами клеточного роста и высокой склонностью к пролиферации и метастазированию , очень склонен к митотическим ошибкам. В результате возникает несколько форм хромосомных аберраций, включая, помимо прочего, двуядерные клетки , мультиполярные веретена и микроядра . [3] Хроматиновые мостики могут служить маркером активности рака.
Процесс формирования
[ редактировать ]Хроматиновые мостики могут образовываться в результате любого количества процессов, при которых хромосомы остаются топологически запутанными во время митоза. Одним из способов, по которому это может произойти, является неспособность разрешить совместные молекулы, образующиеся во время репарации ДНК, опосредованной гомологичной рекомбинацией, - процесса, который гарантирует, что реплицированные хромосомы не повреждены до того, как хромосомы будут разделены во время деления клеток. В частности, генетические исследования показали, что потеря ферментов BLM (геликазы синдрома Блума) или FANCM приводит к резкому увеличению количества хроматиновых мостиков. Это происходит потому, что потеря этих генов вызывает увеличение числа слияний хромосом, либо сквозным способом, либо посредством топологического захвата (например, катенации или неразрешенных перекрестных связей ДНК), что также связано с образованием хроматиновых мостиков. При осмотре под флуоресцентным микроскопом и иммуноокрашивании на цитологические маркеры видно, что эти хроматиновые мостики исходят либо из центромер, либо из теломер, либо из перекрестных связей ДНК (как отмечено FANCD2). [4]
Методы флуоресценции
[ редактировать ]
Хроматиновые мостики можно увидеть с помощью лабораторного метода, известного как флуоресцентная микроскопия . Флуоресценция — это процесс, который включает возбуждение флуорофора ( молекулы, способной излучать флуоресцентный свет в видимом спектре света) ультрафиолетовым светом . После того, как флуорофор химически возбуждается под действием УФ-излучения, он излучает видимый свет определенной длины волны, создавая разные цвета. Флуорофоры можно добавлять 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 маркировки клеток специфическими флуорофорами с использованием антител , иммунных белков, создаваемых В-лимфоцитами . Антитела используются иммунной системой для идентификации и связывания чужеродных веществ. Тубулин — мономер микротрубочек , составляющих клеточный цитоскелет . Антитело против тубулина специфически связывается с этими мономерными субъединицами тубулина. Флуорофор можно химически присоединить к антителу против тубулина, которое затем флуоресцирует зеленым светом. Многочисленные антитела могут связываться с микротрубочками для усиления флуоресцентного сигнала. Флуоресцентная микроскопия позволяет наблюдать различные компоненты клетки на темном фоне с высокой интенсивностью и специфичностью.
Практическое применение
[ редактировать ]Обнаружение
[ редактировать ]Хроматиновые мостики легче всего и легче всего увидеть при наблюдении за хромосомами, окрашенными DAPI. ДНК-мосты представляют собой голубую, «нитчатую» связь между двумя отдельными 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 кажутся плотно зажатыми между двумя делящимися дочерними клетками. Хроматиновые мостики может быть трудно обнаружить с помощью флуоресцентной микроскопии, поскольку это явление не так уж широко распространено и имеет тенденцию казаться тусклым на темном фоне.
Рак
[ редактировать ]Недавно хроматиновые мостики стали рассматривать как диагностический маркер рака, хотя они были связаны с онкогенезом у людей. [5] Эта предпосылка основана на том факте, что по мере того, как митотическая клетка делится, а дочерние клетки расходятся друг от друга, стресс на мостике ДНК приводит к разрывам хромосомы в случайных точках. Как указывалось ранее, нарушения в хромосоме могут привести к мутациям одной хромосомы , включая , среди прочего, делецию , дупликацию и инверсию . 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 нецелесообразным. Процесс окрашивания и монтажа клеток образца с использованием непрямой иммунофлуоресценции занимает много времени. Несмотря на то, что окрашивание DAPI происходит быстро, ни один лабораторный метод не может гарантировать наличие мостов под флуоресцентным микроскопом. Редкость хроматиновых мостиков, даже в раковых клетках, затрудняет использование этого явления в качестве широко принятого диагностического маркера рака.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Чан К.Л., Хиксон ID (2011). «Новый взгляд на формирование и разрешение ультратонких анафазных мостиков». Семенные клетки Dev Biol . 22 (8): 906–12. дои : 10.1016/j.semcdb.2011.07.001 . ПМИД 21782962 .
- ^ Хоффельдер Д., Луо Л., Берк Н., Уоткинс С., Голлин С., Сондерс В. (2004). «Разрешение анафазных мостиков в раковых клетках» (PDF) . Хромосома . 112 (8): 389–397. дои : 10.1007/s00412-004-0284-6 . ПМИД 15156327 . S2CID 19763552 .
- ^ Гиссельссон Д., Джонсон Т., Ю. С., Мартинс С., Мандал Н., Вейгант Дж., Джин Ю., 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 . ПМК 2376110 . ПМИД 12107843 .
- ^ Кок Лунг Чан (октябрь 2011 г.). «Новый взгляд на формирование и разрешение ультратонких анафазных мостиков». Семинары по клеточной биологии и биологии развития . 22 (8): 906–912. дои : 10.1016/j.semcdb.2011.07.001 . ПМИД 21782962 .
- ^ Джаллепалли П.В., Ленгауэр С. (2001). «Сегрегация хромосом и рак: сквозь тайну». Обзоры природы Рак . 1 (2): 109–17. дои : 10.1038/35101065 . ПМИД 11905802 . S2CID 1316119 .