Дицентрическая хромосома

Дицентрическая хромосома – это аномальная хромосома с двумя центромерами . Он образуется путем слияния двух сегментов хромосомы, каждый из которых имеет центромеру, что приводит к потере ацентрических фрагментов (отсутствию 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 было документально подтверждено, что они лежат в основе некоторых клинических синдромов, в частности синдрома Кабуки . ^[3]^[4] Образование дицентрических хромосом и их влияние на функцию центромер изучаются в некоторых лабораториях клинической цитогенетики . ^[5]

Формирование

Известно, что большинство дицентрических хромосом образуются посредством хромосомных инверсий , которые представляют собой повороты участков хромосомы из-за хромосомных разрывов или внутрихромосомных рекомбинаций. ^[2] Инверсии, исключающие центромеру, известны как парацентрические инверсии, которые приводят к несбалансированным гаметам после мейоза. ^[2] Во время профазы мейоза I гомологичные хромосомы образуют инверсионную петлю и происходит кроссинговер. Если произошла парацентрическая инверсия, то один из продуктов будет ацентрическим, а другой — дицентрическим. ^[1]^[2] Дицентрическая хроматида разрывается во время анафазы мейоза I с такой силой, что хромосома разрывается в случайных положениях. ^[2] Эти сломанные фрагменты приводят к делеции генов, что приводит к генетически несбалансированным гаметам. Это может иметь серьезные последствия, способствуя развитию генетических нарушений, таких как синдром Кабуки и синдром Эдвардса. ^[2]

Облучение

Известно, что радиация вызывает аномалии в ядрах клеток. ^[5] Дицентрические хромосомы впервые были обнаружены в лимфоцитах из мазков крови гражданских и военнослужащих, которым было поручено ликвидировать последствия чернобыльской ядерной катастрофы 1986 года ( ликвидаторов ). ^[4] Радиация увеличивает вероятность образования дицентрических хромосом после каждого митоза, создавая физические мосты между ними в анафазе и телофазе. ^[5] По мере разрыва этих хромосом хромосомные мостики разрываются, в результате чего образуются «хвостые» ядра, выпячивания ядер в цитоплазму. ^[4]

Теломеры

Когда теломеры хромосом укорачиваются при продолжающемся делении клеток, концы хромосом также могут сливаться, образуя дицентрические хромосомы. ^[6] Это считается «кризисом», разновидностью остановки клеточного цикла , и большинство клеток в этом состоянии страдают от апоптоза . ^[6] Образующиеся дицентрические хромосомы очень нестабильны, что приводит к хромосомным транслокациям , делециям и амплификациям, таким как робертсоновская транслокация . Это приводит к разрушению и удалению генных продуктов дицентрических фрагментов. ^[1]

Приложения

Дицентрические хромосомы изучаются на модельных организмах, таких как дрожжи ( Saccharomyces cerevisiae ). ^[7] Использование S. cerevisiae в качестве классической генетической системы началось в 1950-х годах. ^[7] его возможности трансформации рекомбинантной из- за ДНК. ^[7] Сломанные хромосомы, которые приводят к образованию ацентрических и дицентрических фрагментов, можно изучать у S. cerevisiae благодаря его известной способности переносить анеуплоидию , аномальное количество хромосом. ^[8] Штаммы S. cerevisiae , толерантные к анеуплоидии, могут стабилизировать продукты разрушенных хромосом во время пролиферации, которые можно восстановить и изучить в лабораторных условиях. ^[7]^[8]

Цитогенетика

Функция центромеры была в центре внимания многих лабораторных анализов, включающих такие методы, как флуоресцентная in situ гибридизация ( FISH ) и хромосомное связывание (C-бэндинг). ^[9] FISH предполагает использование флуоресцентных зондов для обнаружения и локализации определенных последовательностей ДНК на хромосомах, а специфичные для центромер зонды могут использоваться для измерения частот дицентрических хромосом . ^[10] Этот метод позволяет проводить тестирование образцов человеческой крови и тканей, которые исторически использовались радиационными лабораториями. ^[4]^[5]^[10] C-бэндинг — это метод окрашивания, который можно использовать для визуализации дицентрических хромосом. Он специфически окрашивает конститутивный гетерохроматин , который представляет собой участок хромосомы на центромере или рядом с ней. ^[9]

Последствия

Существование дицентрических хромосом имеет клинически значимые последствия для людей, которые могут жить с интеллектуальными, неврологическими и физическими недостатками. Хвостатые ядра являются признаками радиационного воздействия на ткани человека, микробиоту и водных беспозвоночных после недавних ядерных катастроф. ^[5] Кроме того, они используются в качестве потенциальных биомаркеров для выявления определенных генетических синдромов, присутствующих в человеческих популяциях. ^[3]

Псевдодицентрические хромосомы

Дицентрические хромосомы могут привести к псевдодицентрическим мутациям, при которых одна из центромер хромосомы становится инактивированной. ^[1] Это может иметь серьезные клинические последствия для пациентов, что наблюдается при тяжелых прогрессирующих неврологических и интеллектуальных расстройствах. ^[11] например, синдром Кабуки , врожденное заболевание у детей. ^[3] Синдром Кабуки — один из наиболее широко изученных синдромов, вовлекающих псевдодицентрическую хромосому. ^[3] Другие охарактеризованные синдромы также связаны с псевдодицентрическими хромосомами, например синдром Эдвардса , ^[12] трисомия синдром хромосомы 18 и Тернера , ^[13] потеря (или частичная потеря) Х-хромосомы. Псевдодицентрические хромосомы сами по себе не определяют эти синдромы, поскольку также учитывается вклад других хромосомных аномалий, таких как наличие изохромосом у пациентов Тернера. ^[13]

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Нуссбаум, Роберт; Макиннес, Родерик; Уиллард, Хантингтон; Хамош, Ада (2007). Томпсон и Томпсон Генетика в медицине . Филадельфия (Пенсильвания): Сондерс. п. 72. ИСБН 978-1-4160-3080-5 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Хартвелл, Лиланд; Худ, Лирой; Гольдберг, Майкл; Рейнольдс, Энн; Ли, Сильвер (2011). Генетика От генов к геномам, 4e . Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. ISBN 9780073525266 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Линч, Салли; и др. (1995). «Особенности, подобные синдрому Кабуки, у монозиготных мальчиков-близнецов с псевдодицентрической хромосомой 13» . Дж. Мед. Жене . 32 (32:227–230): 227–230. дои : 10.1136/jmg.32.3.227 . ПМК 1050324 . ПМИД 7783176 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Кравцов В. Ю.; Федорцева Р. Ф; Старкова, Е. В; Ярцева, Н. М; Никифоров, А.М. (15 мая 2000 г.). «Хвостатые ядра и дицентрические хромосомы у облученных лиц». Прикладное излучение и изотопы . 52 (5): 1121–1127. дои : 10.1016/S0969-8043(00)00057-9 . ПМИД 10836416 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Анбумани, С.; Моханкумар, Мэри Н. (12 августа 2015 г.). «Нуклеоплазматические мостики и хвостатые ядра являются признаками радиационного воздействия у Oreochromis mossambicus с использованием микроядерно-цитомного анализа эритроцитов (EMNCA)». Наука об окружающей среде и исследования загрязнения . 22 (23): 18425–18436. дои : 10.1007/s11356-015-5107-1 . ISSN 0944-1344 . ПМИД 26263884 . S2CID 21454141 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Букамп, Петра; Попп, Сюзанна; Крунич, Дамир (1 ноября 2005 г.). «Теломер-зависимая хромосомная нестабильность» . Журнал исследований симпозиума по дерматологии . 10 (2): 89–94. дои : 10.1111/j.1087-0024.2005.200401.x . ISSN 1087-0024 . ПМИД 16358816 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Хабер, Джеймс; Торберн, Патрисия; Роджерс, Дэвид (1983). «Мейотическое и митотическое поведение дицентрических хромосом Saccharomyces cerevisiae» . Генетика . 106 (106:185–205): 185–205. дои : 10.1093/генетика/106.2.185 . ПМК 1202251 . ПМИД 6321297 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Торрес, Эдуардо М.; Дефор, Ной; Паннеерсельвам, Амудха; Такер, Шерил М.; Уиттакер, Чарльз А.; Гиги, Стивен П.; Данэм, Майтрейя Дж.; Амон, Анжелика (10 января 2010 г.). «Идентификация мутаций, толерантных к анеуплоидии» . Клетка . 143 (1): 71–83. дои : 10.1016/j.cell.2010.08.038 . ISSN 0092-8674 . ПМЦ 2993244 . ПМИД 20850176 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Лефорт, Женевьева; и др. (2002). «Стабильная хромосома 14 с дефицитом дицентрической дупликации, возникшая в результате кроссинговера в пределах материнской парацентрической инверсии». Являюсь. Дж. Мед. Жене . 113 (4): 333–338. дои : 10.1002/ajmg.b.10720 . ПМИД 12457404 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Бхавани, М.; Тамиж Сельван, Г.; Каур, Харприт; Адхикари, Дж.С.; Виджаялакшми, Дж.; Венкатачалам, П.; Чаудхури, Северная Каролина (01 сентября 2014 г.). «Анализ дицентрических хромосомных аберраций с использованием специфичной флуоресцентной гибридизации Гимзы и центромеры in-situ для биологической дозиметрии: межлабораторное и внутрилабораторное сравнение в индийских лабораториях». Прикладное излучение и изотопы . 92 : 85–90. дои : 10.1016/j.apradiso.2014.06.004 . ПМИД 25014548 .
^ Ривера, Х.; Зуффарди, О.; Мараскио, П.; Кайуло, А.; Аничини, К.; Скаринчи, Р.; Виварелли, Р. (1 октября 1989 г.). «Альтернативная инактивация центромеры 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 . ПМЦ 1015713 . ПМИД 2685311 .
^ Гравхольт, Клаус Хойбьерг; Бугге, Мерете; Стрёмкьер, Хелле; Капрани, Монна; Энрикес, Ульрик; Петерсен, Майкл Б.; Брандт, Карстен А. (1 июля 1997 г.). «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 . ПМИД 9272714 . S2CID 41523372 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Монрой, Нэнси; Лопес, Марисоль; Сервантес, Алисия; Гарсиа-Крус, Диана; Сафра, 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 . ПМИД 11807897 .

[:0-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Нуссбаум, Роберт; Макиннес, Родерик; Уиллард, Хантингтон; Хамош, Ада (2007). Томпсон и Томпсон Генетика в медицине . Филадельфия (Пенсильвания): Сондерс. п. 72. ИСБН 978-1-4160-3080-5 .

[:5-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Хартвелл, Лиланд; Худ, Лирой; Гольдберг, Майкл; Рейнольдс, Энн; Ли, Сильвер (2011). Генетика От генов к геномам, 4e . Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. ISBN 9780073525266 .

[:1-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Линч, Салли; и др. (1995). «Особенности, подобные синдрому Кабуки, у монозиготных мальчиков-близнецов с псевдодицентрической хромосомой 13» . Дж. Мед. Жене . 32 (32:227–230): 227–230. дои : 10.1136/jmg.32.3.227 . ПМК 1050324 . ПМИД 7783176 .

[:3-4] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Кравцов В. Ю.; Федорцева Р. Ф; Старкова, Е. В; Ярцева, Н. М; Никифоров, А.М. (15 мая 2000 г.). «Хвостатые ядра и дицентрические хромосомы у облученных лиц». Прикладное излучение и изотопы . 52 (5): 1121–1127. дои : 10.1016/S0969-8043(00)00057-9 . ПМИД 10836416 .

[:4-5] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Анбумани, С.; Моханкумар, Мэри Н. (12 августа 2015 г.). «Нуклеоплазматические мостики и хвостатые ядра являются признаками радиационного воздействия у Oreochromis mossambicus с использованием микроядерно-цитомного анализа эритроцитов (EMNCA)». Наука об окружающей среде и исследования загрязнения . 22 (23): 18425–18436. дои : 10.1007/s11356-015-5107-1 . ISSN 0944-1344 . ПМИД 26263884 . S2CID 21454141 .

[:2-6] Перейти обратно: ^а ^б Букамп, Петра; Попп, Сюзанна; Крунич, Дамир (1 ноября 2005 г.). «Теломер-зависимая хромосомная нестабильность» . Журнал исследований симпозиума по дерматологии . 10 (2): 89–94. дои : 10.1111/j.1087-0024.2005.200401.x . ISSN 1087-0024 . ПМИД 16358816 .

[:7-7] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Хабер, Джеймс; Торберн, Патрисия; Роджерс, Дэвид (1983). «Мейотическое и митотическое поведение дицентрических хромосом Saccharomyces cerevisiae» . Генетика . 106 (106:185–205): 185–205. дои : 10.1093/генетика/106.2.185 . ПМК 1202251 . ПМИД 6321297 .

[:8-8] Перейти обратно: ^а ^б Торрес, Эдуардо М.; Дефор, Ной; Паннеерсельвам, Амудха; Такер, Шерил М.; Уиттакер, Чарльз А.; Гиги, Стивен П.; Данэм, Майтрейя Дж.; Амон, Анжелика (10 января 2010 г.). «Идентификация мутаций, толерантных к анеуплоидии» . Клетка . 143 (1): 71–83. дои : 10.1016/j.cell.2010.08.038 . ISSN 0092-8674 . ПМЦ 2993244 . ПМИД 20850176 .

[:9-9] Перейти обратно: ^а ^б Лефорт, Женевьева; и др. (2002). «Стабильная хромосома 14 с дефицитом дицентрической дупликации, возникшая в результате кроссинговера в пределах материнской парацентрической инверсии». Являюсь. Дж. Мед. Жене . 113 (4): 333–338. дои : 10.1002/ajmg.b.10720 . ПМИД 12457404 .

[:10-10] Перейти обратно: ^а ^б Бхавани, М.; Тамиж Сельван, Г.; Каур, Харприт; Адхикари, Дж.С.; Виджаялакшми, Дж.; Венкатачалам, П.; Чаудхури, Северная Каролина (01 сентября 2014 г.). «Анализ дицентрических хромосомных аберраций с использованием специфичной флуоресцентной гибридизации Гимзы и центромеры in-situ для биологической дозиметрии: межлабораторное и внутрилабораторное сравнение в индийских лабораториях». Прикладное излучение и изотопы . 92 : 85–90. дои : 10.1016/j.apradiso.2014.06.004 . ПМИД 25014548 .

[11] Ривера, Х.; Зуффарди, О.; Мараскио, П.; Кайуло, А.; Аничини, К.; Скаринчи, Р.; Виварелли, Р. (1 октября 1989 г.). «Альтернативная инактивация центромеры 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 . ПМЦ 1015713 . ПМИД 2685311 .

[12] Гравхольт, Клаус Хойбьерг; Бугге, Мерете; Стрёмкьер, Хелле; Капрани, Монна; Энрикес, Ульрик; Петерсен, Майкл Б.; Брандт, Карстен А. (1 июля 1997 г.). «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 . ПМИД 9272714 . S2CID 41523372 .

[:6-13] Перейти обратно: ^а ^б Монрой, Нэнси; Лопес, Марисоль; Сервантес, Алисия; Гарсиа-Крус, Диана; Сафра, 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 . ПМИД 11807897 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]