IZOHROMOSOM: OPREDELITEV, IZVOR, PRIDRUŽENE PATOLOGIJE - BIOLOGIJA - 2025

Isochromosome je nenormalno metacentrska kromosom, ki jo povzroča izguba ene od vej starševskega kromosoma in posledično podvajanje ročice, ki je ohranjeno.

Predlagana sta dva mehanizma za razlago generacije te vrste genske nepravilnosti. Bolj sprejeto od obeh predlaga, da izhromosomi nastanejo med procesom delitve celic, kot produkt prečne delitve centromera in ne vzdolžnega.

Oblikovanje izohromosoma. Avtor Miguelferig iz Wikimedia Commons.

Ker rezultat vključuje spremembo genetskih informacij, ki jih vsebuje starševski kromosom, lahko izvirajo številne genetske motnje. Turnerjev sindrom, ki se pojavi zaradi podvajanja dolge roke X kromosoma in izgube kratke roke, je bil od teh motenj najbolj raziskan.

Poleg tega so številne vrste raka povezane tudi s temi vrstami nepravilnosti. Zato je preučevanje izohromosomov postalo privlačno in pomembno področje raziskovanja.

Izohromosom: strukturna kromosomska nepravilnost

Izohromosom je strukturna kromosomska nepravilnost, ki ima za posledico aberrantni metacentrični kromosom. To je posledica izgube enega od krakov kromatida in posledičnega podvajanja neizdelane roke.

Z drugimi besedami, na tem kromosomu sta obe kraki kromatida morfološko in genetsko identični. Posledica tega podvajanja je delna monomomija ali delna trisomija.

Monosomija je izraz, ki se nanaša na dejstvo, da se genetski podatki, ki jih vsebuje lokus, najdejo v enem samem izvodu. Stanje, ki je v diploidnih celicah nenormalno, kjer sta vedno prisotni dve kopiji. Zdaj naj bi bilo delno, ko se izgubljeni podatki najdejo na drugem kromosomu para.

Po drugi strani je trisomija, ki jo povzroča ta vrsta strukturnih motenj, delna, ker so genetske informacije, ki jih vsebuje roka, v treh izvodih.

Vendar sta dve od teh kopij enak, produkt podvajanja ene od krakov v enem od kromosomov para.

Poreklo

Mehanizmi, s katerimi nastajajo izohromosomi, še vedno ostajajo v celoti razjasnjeni. Vendar sta podprti dve razlagi do zdaj.

Prva izmed njih, najbolj sprejeta, navaja, da med delitvijo celic centromere nastane s prečno in ne vzdolžno delitvijo, kot se običajno zgodi v normalnih pogojih. To vodi do izgube enega od krakov starševskega kromosoma in do naknadnega podvajanja roke, ki ostane nedotaknjena.

Drugi od mehanizmov vključuje odmikanje ene od krakov in posledično zlivanje hčerinskih kromatid tik nad centromere, kar povzroči kromosom z dvema centromeroma (dentrični kromosom). V enem od teh dveh centromerjev pride do popolne izgube funkcionalnosti, kar omogoča, da se kromosomska segregacija med delitvijo celic normalno pojavi.

Pridružene patologije

Nastanek izohromosomov povzroči neravnovesje v količini genetskih informacij, ki jih hranijo starševski kromosomi. Ta neravnovesja pogosto vodijo do pojava genetskih motenj, ki se prevedejo v posebne patologije.

Med številnimi sindromi, ki so bili povezani s to vrsto strukturne nepravilnosti, najdemo Turnerjev sindrom. To stanje je najbolj znano, saj je povezano s prvim poročilom o izohromosomu pri ljudeh. Slednje izhaja iz tvorbe izohromosoma X, v katerem se je kratka roka prvotnega kromosoma izgubila, dolga roka pa se je podvojila.

Številne raziskave so pokazale, da je prisotnost izohromosomov sprožilec razvoja številnih vrst raka, med katerimi izstopa kronična mieloidna levkemija, povezana z izohromosomom i (17q). Zaradi teh ugotovitev so izohromosomi zelo pomemben poudarek za raziskovalce.

Kaj je kromosom?

V vseh živih celicah je DNK pakiran v visoko organiziranih strukturah, imenovanih kromosomi.

To pakiranje v evkariontske celice poteka zahvaljujoč interakciji DNK z beljakovinami, imenovanimi histoni, ki v skupini osem enot (oktamer) tvorijo nukleosom.

Nukleosom (osnovna enota organizacije kromatina) je sestavljen iz histonskega oktamera, sestavljenega iz dimtonskih dimerov H2A, H2B, H3 in H4. Struktura oktamerja spominja na tuljavo niti, skozi katero se navije velika molekula DNK.

Navijanje molekule DNA skozi ogromno število nukleozomov, povezanih med distančnimi regijami, povezanimi z drugo vrsto histona (H1), imenovano vezniki, končno povzroči kromosome. Slednje lahko med mikroskopom vidimo kot dobro definirana telesa med procesi delitve celic (mitoze in mejoze).

Vsaka diploidna vrsta ima natančno določeno število kromosomskih parov. Vsak par se razlikuje po velikosti in obliki za enostavno prepoznavanje.

Struktura kromosomov

Kromosomi imajo dokaj preprosto strukturo, sestavljena iz dveh vzporednih krakov (kromatid), ki sta združeni skozi centromere, gosto pakirano strukturo DNK.

Centromere odsekajo vsako kromatido na dve kraki, eno kratke dolžine, imenovano "P arm" in eno večje dolžine, imenovano "Q arm". V vsaki kraki vsakega kromatida so geni razporejeni na enakih mestih.

Oblikovanje izohromosoma. Avtor Miguelferig iz Wikimedia Commons

Položaj centromera vzdolž vsake kromatide povzroča različne strukturne vrste kromosomov:

- Akrocentrični: tisti, pri katerih centromere zaseda položaj zelo blizu enega od koncev, ki izvira iz zelo dolge roke glede na drugega.

- Metacentrično: pri tej vrsti kromosomov centromere zasedajo srednjo lego, pri čemer nastajajo roke enake dolžine.

- Submetacentrični: to so, centromere se od središča le rahlo odmaknejo , tako da ročice, ki se razhajajo zelo malo.

Kromosomske nepravilnosti

Vsak od kromosomov, ki sestavljajo kariotip posameznika, ima na milijone genov, ki kodirajo neskončno število beljakovin, ki izpolnjujejo različne funkcije, pa tudi regulativne sekvence.

Vsak dogodek, ki vnese strukturo, število ali velikost kromosomov, lahko privede do sprememb v količini, kakovosti in lokaciji genetskih informacij, ki jih vsebujejo. Te spremembe lahko privedejo do katastrofalnih razmer, tako v razvoju kot v delovanju posameznikov.

Te nepravilnosti se običajno pojavijo med gametogenezo ali v zgodnji fazi embrionalnega razvoja, in čeprav so ponavadi zelo raznolike, so jih poenostavili v dve kategoriji: strukturne kromosomske nepravilnosti in numerične kromosomske nepravilnosti.

Prvi vključujejo variacije v standardnem številu kromosomov, se pravi, nakazujejo na izgubo ali pridobitev kromosomov, medtem ko se drugi nanašajo na izgubo, podvajanje ali inverzijo dela kromosoma

Reference

1. Alberts B, Johnson AD, Lewis J, Morgan D, Raff M, Roberts K, Walter P. (2014) Molecular Biology of Cell (6. izdaja). WW Norton & Company, New York, NY, ZDA.
2. Annunziato A. Embalaža DNA: Nukleozomi in kromatin. Izobraževanje v naravi. 2008; 1:26
3. Caspersson T, Lindsten J, Zech L. Narava strukturnih aberacij kromosomskih kromosomov X pri Turnerjevem sindromu, kot jih je razkrila analiza fluorescence kvancininske gorčice. Hereditas. 1970; 66: 287-292.
4. de la Chapelle A. Kako nastane človeški izohromosom? Rak citogeneta. 1982; 5: 173-179.
5. Fraccaro M, Ikkos D, Lindsten J, Luft R, Kaijser K. Nova vrsta kromosomske nepravilnosti v disgenezi gonade. Lancet. 1960; 2: 1144.
6. Prva mednarodna delavnica o kromosomih pri levkemiji. Kromosomi pri Phi-pozitivni kronični granulocitni levkemiji. Br J Haematol. 1978; 39: 305–309.
7. Mitelman F, Levan G. Nabiranje aberacij v specifične kromosome v človeških novotvorbah. Hereditas. 1978; 89: 207-232.
8. Simpson JL. Motnje spolne diferenciacije. 1970. Academic Press, New York, San Francisco, London.
9. Vinuesa M, Slavutsky I, Larripa I. Prisotnost izohromosomov pri hematoloških boleznih. Rak citogeneta. 1987; 25: 47–54.