ANEUPLOIDIJA: VZROKI, VRSTE IN PRIMERI - BIOLOGIJA - 2026

Anevploidija je stanje, ko imajo celice enega ali več kromosomov v presežek ali manjka, se razlikuje od števila haploidnega, diploidnih ali sami poliploidnih celic, ki sestavljajo organizem za določene vrste.

V aneuploidni celici število kromosomov ne spada v popoln večkratnik haploidne množice, saj so izgubili ali pridobili kromosome. Na splošno dodajanje ali izguba kromosomov ustreza enemu kromosomu ali neparnemu številu le teh, čeprav sta včasih lahko vpletena dva kromosoma.

Vir: pixabay.com

Aneuploidije spadajo v numerične kromosomske spremembe in jih je najlažje prepoznati citološko. Živali slabo podpirajo to kromosomsko neravnovesje, saj so pogostejše in manj škodljive pri rastlinskih vrstah. Mnoge prirojene nepravilnosti pri ljudeh povzročajo aneuploidija.

Vzroki

Izguba ali pridobitev enega ali več kromosomov v posameznikovih celicah je običajno posledica izgube s premestitvijo ali procesa nerazločanja med mejozo ali mitozo. Posledično se spremeni genski odmerek posameznikov, kar posledično povzroči hude fenotipske okvare.

Spremembe števila kromosomov se lahko pojavijo med prvo ali drugo delitvijo mejoze ali v obeh hkrati. Pojavijo se lahko tudi med mitotično delitvijo.

Te odpovedi delitve se izvajajo v mejozi I ali mejozi II, med spermatogenezo in oogenezo, ki se pojavljata tudi pri mitozi v zgodnjih oddelkih zigote.

Pri aneuploidijah pride do neskladja, ko eden od kromosomov s svojim homolognim parom preide na isti celični pol ali se doda isti gamati. Verjetno se to zgodi zaradi prezgodnje delitve centromera med prvo mejotsko delitvijo pri materinski mejozi.

Ko se gameta z dodatnim kromosomom pridruži normalni gameti, se pojavijo trisomije (2n + 1). Po drugi strani, ko se gameta z manjkajočim kromosomom in normalnim kromosomom združi, nastajajo monomomi (2n-1).

Vrste

Aneuploidije se pogosto pojavljajo pri diploidnih osebah. Te spremembe števila kromosomov so pri človeški vrsti zelo klinično pomembne. Vključujejo različne vrste, kot so nullisomies, monosomies, trisomies in tetrasomies.

Nullisomy

V celicah z nullisomy se izgubita oba člana homolognega para kromosomov, kar predstavlja 2n-2 (n je haploidno število kromosomov). Pri ljudeh, na primer, s 23 pari homolognih kromosomov (n = 23), torej 46 kromosomov, bi izguba homolognega para povzročila 44 kromosomov (22 parov).

Nullisomic posameznik je opisan tudi kot tisti, ki nima svojega para homolognih kromosomov v svojem somatskem komplementu.

Monosomija

Monosomija je delecija enega samega kromosoma (2n-1) v homolognem paru. V človeku z mononomijo bi celica imela le 45 kromosomov (2n = 45). Znotraj monosomije najdemo monoizosomijo in monotelosomijo.

V monoisosomalnih celicah je prisoten kromosom brez njegovega homolognega para izohromosom. Monotelozomske ali monotelocentrične celice imajo telocentrični kromosom brez homolognega para.

Trisomija

Pri trisomijah se pojavi pojav ali dodajanje kromosoma v nekem homolognem paru, to je, da obstajajo tri homologne kopije istega kromosoma. Predstavljamo ga kot 2n + 1. Pri ljudeh s trisomskimi celicami najdemo 47 kromosomov.

Nekatera dobro raziskana stanja, na primer Downov sindrom, se pojavijo kot posledica trisomije kromosoma 21.

Sestava dodatnega kromosoma omogoča uvrstitev trisomije v:

• Primarni trisomski: Ko je dodatni kromosom končan.
• Sekundarni trisomski: Dodatni kromosom je izokromosom.
• Terciarni trisomski: V tem primeru roke preostalega kromosoma pripadajo različnim kromosomom iz običajnega komplementa.

Tetrasomija

Tetrasomija se pojavi, ko pride do popolnega para homolognih kromosomov. Pri človeku ima tetrasomijo posameznike z 48 kromosomi. Predstavljamo ga kot 2n + 2. Par dodatnih kromosomov je vedno homologen par, torej obstajajo štiri homologne kopije danega kromosoma.

Pri istem posamezniku se lahko pojavi več kot ena aneuploidna mutacija, kar ima za posledico dvojne trisomske posameznike (2n + 1 + 1), dvojno monomomsko, nuli tetrasomsko itd. Šestuplo-monomomski organizmi so bili pridobljeni eksperimentalno, kot je primer bele pšenice (Triticum aestivum).

Primeri

Celične linije, ki nastanejo po postopku nedisjunkcije kromosoma, so pogosto nežive. To je zato, ker so mnoge od teh celic ostale brez genetskih informacij, kar jim preprečuje, da bi se množile in izginile.

Po drugi strani je anevploidija pomemben mehanizem intraspecifične variacije. V rastlini Jimson plevela (Datura stramonium) najdemo haploidno dopolnilo 12 kromosomov, zato je možnih 12 različnih trisomic. Vsak trisomik vključuje različen kromosom, vsak pa predstavlja edinstven fenotip.

V nekaterih rastlinah rodu Clarkia trisomy deluje tudi kot pomemben vir intraspecifične spremenljivosti.

Aneuploidija pri ljudeh

Pri ljudeh približno polovica spontanih splavov v prvem trimesečju gestacije povzroči numerično ali strukturno spremembo kromosomov.

Avtomomske monomomije na primer niso sposobne preživeti. Številne trisomije, kot je tista na kromosomu 16, so pogosto splavljene, pri monosomiji X kromosoma X ali Turnerjevem sindromu pa so celice sposobne preživeti, vendar so zigoti X0 prezgodaj prekinjeni.

Aneuploidija spolnih kromosomov

Najpogostejši primeri anevploidije pri moških so povezani s spolnimi kromosomi. Spremembe števila kromosomov se bolje prenašajo kot avtosomske kromosomske spremembe.

Aneuploidija vpliva na število kopij gena, ne pa tudi na njegovo nukleotidno zaporedje. Ko se odmerek nekaterih genov spreminja, se koncentracije genskih produktov spreminjajo. Pri spolnih kromosomih obstaja izjema od tega razmerja med številom genov in proizvedenimi proteini.

Pri nekaterih sesalcih (miših in ljudeh) pride do inaktivacije kromosoma X, kar omogoča enak funkcionalni odmerek genov, povezanih z omenjenim kromosomom, pri ženskah in samcih.

Na ta način se dodatni X kromosomi inaktivirajo v teh organizmih, kar omogoča, da je aneuploidija v teh kromosomih manj škodljiva.

Nekatere bolezni, kot sta Turnerjev sindrom in Klinefelterjev sindrom, povzročajo aneuploidije v spolnih kromosomih.

Klinefelterjev sindrom

Posamezniki s tem stanjem so fenotipsko moški, z nekaterimi izločljivimi lastnostmi. Prisotnost dodatnega X kromosoma pri moških je vzrok za to bolezen, pri čemer imajo ti posamezniki 47 kromosomov (XXY).

V hudih primerih tega stanja imajo moški zelo visoke glasove, dolge noge, majhen razvoj dlake na telesu in zelo izrazite ženske boke in prsi. Poleg tega so sterilne in imajo lahko slab duševni razvoj. V blažjih primerih pride do moškega fenotipa in normalnega kognitivnega razvoja.

Klinefelterjev sindrom se pojavi pri približno enem od 800 živo rojenih moških.

Turnerjev sindrom

Turnerjev sindrom povzroči delna ali popolna izguba kromosoma X in se pojavi pri ženskah. Ta kromosomska sprememba se pojavi med gametogenezo s postzigotskim procesom nesindjunkcije.

Različne spremembe kariotipa povzročajo različne fenotipe pri Turnerjevem sindromu. Ko se material dolge roke enega od X kromosomov X (terminalni ali intersticijski) izgubi, pri bolnikih s tem stanjem nastane primarna ali sekundarna odpoved jajčnikov. Pogosti so tudi limfedem in disgeneza žlez.

Fenotip žensk s to boleznijo je na splošno normalen, razen kratke rasti. Diagnoza tega sindroma je torej odvisna od študije in prisotnosti citogenetske spremembe.

Ta bolezen se pojavi pri približno enemu od vsakih 3000 novorojenčkov z večjo pogostostjo spontanih splavov, to je pri več kot 5% zarodkov, ki nastanejo s to spremembo, do konca izrabe.

Avtosomska aneuploidija

Posamezniki, rojeni z avtonomnimi kromosomskimi aneuploidijami, so redki. V večini primerov, kjer se pojavljajo te vrste mutacij, pride do spontanih splavov, razen aneuploidije majhnih avtosomov, kot je trisomija kromosoma 21.

Menijo, da organizmi veliko manj prenašajo, ker mehanizmov za kompenzacijo genetskih odmerkov v avtosomnih kromosomih ni.

Downov sindrom

Majhna velikost kromosomov 21 omogoča prisotnost dodatnih kopij genov, ki so manj škodljive kot pri večjih kromosomih. Ti kromosomi imajo manj genov kot kateri koli drug avtosom.

Downov sindrom je najpogostejša avtosomna aneuploidija pri ljudeh. V ZDA ima to stanje približno vsak od 700 rojstev.

Ocenjujejo, da 95% primerov povzroča neskladje, kar povzroča brezplačno trisomijo 21. Preostalih 5% nastane s translokacijo, pogosto med kromosomi 21 in 14. Prevalenca tega stanja je v veliki meri odvisna od starosti mater ob spočetju.

Ugotovljeno je bilo, da je med 85 in 90% primerov prisotnost proste trisomije 21 povezana z materinimi mejotskimi spremembami. Za posameznike s tem stanjem je značilno, da so hipotonični, hiperekstenzivni in hiporeflektivni.

Poleg tega imajo zmerno majhno lobanjo, s plosko in vejico sklepnega ušesa, majhen nos in ušesa ter majhna, navzdol usmerjena usta s pogostimi izrastki jezika.

Reference

1. Creighton, TE (1999). Enciklopedija molekularne biologije. John Wiley and Sons, Inc.
2. Guzmán, MEH (2005). Prirojene nepravilnosti. Univerzitetna založba.
3. Jenkins, JB (2009). Genetika Ed., Sem obrnil.
4. Jiménez, LF, in Merchant, H. (2003). Celična in molekularna biologija. Pearsonova vzgoja.
5. Lacadena, JR (1996). Citogenetika. Urejevalno sožaljenje.
6. Pierce, BA (2009). Genetika: konceptualni pristop. Panamerican Medical Ed.