IZOHROMOSOMA: DEFINĪCIJA, IZCELSME, SAISTĪTĀS PATOLOĢIJAS - BIOLOĢIJA - 2025

Isochromosome ir patoloģiska metacentrisko hromosomas kas izraisa vienu no rokās vecāku hromosomas un no tā izrietošo no rokas, kas tiek saglabāta pārklāšanās zudumu.

Lai izskaidrotu šāda veida ģenētisko anomāliju rašanos, ir ierosināti divi mehānismi. Vairāk pieņemtie no diviem ierosina, ka izohromosomas rodas šūnu dalīšanas procesā kā centromēru šķērsvirziena dalījuma produkts, nevis garenvirziens.

Izohromosomas veidošanās. Autors Miguelferig, no Wikimedia Commons.

Tā kā rezultāts sastāv no ģenētiskās informācijas izmaiņām vecāku hromosomā, var rasties daudzi ģenētiski traucējumi. No šiem traucējumiem visvairāk pētīts Tērnera sindroms, kas rodas X hromosomas garās rokas dublēšanās un īsās rokas zaudēšanas dēļ.

Turklāt ar šiem noviržu veidiem ir saistīti arī daudzi vēža veidi. Tāpēc izohromosomu izpēte ir kļuvusi par pievilcīgu un nozīmīgu pētījumu lauku.

Izohromosoma: strukturāla hromosomu anomālija

Izohromosoma ir strukturāla hromosomu anomālija, kuras rezultātā rodas metacentriska hromosoma. To izraisa vienas no hromatīda pazušana un tam sekojošā neizsvītrotās rokas dublēšanās.

Citiem vārdiem sakot, šajā hromosomā abas hromatīda rokas ir morfoloģiski un ģenētiski identiskas. Šīs dublēšanās rezultātā rodas daļēja monosomija vai daļēja trisomija.

Monosomija ir termins, ko izmanto, lai atsauktos uz faktu, ka ģenētiskā informācija, kas atrodas lokusā, ir atrodama vienā eksemplārā. Situācija, kas ir neparasta diploīdās šūnās, kur vienmēr ir divas kopijas. Tagad tiek teikts, ka tas ir daļēji, kad zaudētā informācija tiek atrasta pārī pāra hromosomā.

No otras puses, trisomija, ko izraisa šāda veida struktūras traucējumi, ir daļēja, jo ģenētiskā informācija, kas atrodas rokā, ir trīs eksemplāros.

Tomēr divi no šiem eksemplāriem ir vieni un tie paši, viena ieroča dublēšanās notikuma rezultāts vienā no pāra hromosomām.

Izcelsme

Mehānismi, ar kuriem tiek veidotas izohromosomas, joprojām ir pilnībā jāizskaidro. Tomēr divi līdz šim sniegtie skaidrojumi tiek atbalstīti.

Pirmais no tiem, kas ir vispieņemtākais, norāda, ka šūnu dalīšanas laikā centromēru veido šķērseniska, nevis gareniska dalīšana, kā tas parasti notiek normālos apstākļos. Tas noved pie viena no vecāku hromosomas ieroču zaudēšanas un sekojošas neskartas rokas dublēšanās.

Otrais no mehānismiem ietver vienas rokas atdalīšanos un no tā izrietošo meitas hromatīdu saplūšanu tieši virs centromēra, veidojot hromosomu ar diviem centromēriem (centriskā hromosoma). Savukārt viens no šiem diviem centromēriem piedzīvo pilnīgu funkcionalitātes zudumu, kas ļauj hromosomu segregācijai šūnu dalīšanās laikā notikt normāli.

Saistītās patoloģijas

Izohromosomu veidošanās rezultātā tiek līdzsvarots vecāku hromosomu glabātās ģenētiskās informācijas daudzums. Šīs nelīdzsvarotības dēļ bieži parādās ģenētiski traucējumi, kas tiek pārveidoti par īpašām patoloģijām.

Starp daudzajiem sindromiem, kas saistīti ar šāda veida struktūras anomālijām, mēs atrodam Tērnera sindromu. Šis nosacījums ir vispazīstamākais, patiesībā tas ir saistīts ar pirmo ziņojumu par izohromosomu cilvēkiem. Pēdējais nāk no X izohromosomas veidošanās, kurā sākotnējās hromosomas īsā daļa ir zaudēta, un garā - divkārša.

Neskaitāmi pētījumi ir parādījuši, ka izohromosomu klātbūtne ir iemesls daudzu vēža veidu attīstībai, no kuriem izceļas hroniska mieloīdo leikēmija, kas saistīta ar iohromos hromosomu (17q). Šie atklājumi padara izohromosomas par ļoti nozīmīgu pētnieku uzmanības centrā.

Kas ir hromosoma?

Visās dzīvajās šūnās DNS tiek iesaiņots augsti organizētās struktūrās, ko sauc par hromosomām.

Šī iesaiņošana eikariotu šūnās notiek, pateicoties DNS mijiedarbībai ar olbaltumvielām, kuras sauc par histoniem, kas astoņu vienību grupā (oktamers) veido nukleosomu.

Nukleosoma (hromatīna organizācijas pamatvienība) sastāv no histona oktamera, kas sastāv no histonu dimēriem H2A, H2B, H3 un H4. Oktamera struktūra atgādina diega spoli, caur kuru tiek ievainota lielā DNS molekula.

DNS molekulas tinums, izmantojot lielu skaitu nukleosomu, kuras savstarpēji savienotas ar starpliku reģioniem, kas saistīti ar cita veida histonu (H1), ko sauc par linkeriem, beidzot rada hromosomas. Pēdējais ir redzams mikroskopā kā precīzi definēti ķermeņi šūnu dalīšanās procesu laikā (mitoze un meioze).

Katrā diploīdā sugā ir precīzi noteikts hromosomu pāru skaits. Katrs pāris ir atšķirīgs pēc lieluma un formas, lai to viegli identificētu.

Hromosomu uzbūve

Hromosomām ir diezgan vienkārša struktūra, ko veido divas paralēlas rokas (hromatīdi), kuras ir savienotas caur centromēru, blīvi iesaiņotu DNS struktūru.

Katrā centromērā tiek iedalīti hromatīdi divās daļās, no kurām viena ir īsa, saukta par “P kāju”, un otra, kas ir garāka, ar nosaukumu “Q,”. Katrā hromatīda rokā gēni ir izvietoti vienādās vietās.

Izohromosomas veidošanās. Autors Miguelferig, no Wikimedia Commons

Centromēra novietojums gar katru hromatīdu rada dažādus hromosomu struktūras veidus:

- akrocentriski: tie, kuros centromērs atrodas stāvoklī, kas atrodas ļoti tuvu vienam no galiem, un tas rada ļoti garu roku attiecībā pret otru.

- Metacentriskas: šāda veida hromosomās centromērs aizņem vidējo vietu, radot vienāda garuma ieročus.

- Submetacentriski: tie ir, centromērs ir tikai nedaudz nobīdīts no centra, iegūstot ieročus, kuru garums ir ļoti mazs.

Hromosomu anomālijas

Katrā no hromosomām, kas veido indivīda kariotipu, ir miljoniem gēnu, kas kodē bezgalīgu skaitu olbaltumvielu, kas pilda dažādas funkcijas, kā arī regulējošās secības.

Jebkurš notikums, kas rada izmaiņas hromosomu struktūrā, skaitā vai lielumā, var izraisīt izmaiņas tajos esošās ģenētiskās informācijas daudzumā, kvalitātē un atrašanās vietā. Šīs izmaiņas var izraisīt katastrofiskus apstākļus gan indivīdu attīstībā, gan funkcionēšanā.

Šīs novirzes parasti rodas gametoģenēzes laikā vai embrionālās attīstības agrīnajā stadijā, un, lai arī tās mēdz būt ārkārtīgi dažādas, tās ir vienkāršotas divās kategorijās: strukturālās hromosomu anomālijas un skaitliskās hromosomu anomālijas.

Pirmie ir saistīti ar hromosomu standarta skaita izmaiņām, tas ir, tie attiecas uz hromosomu zaudēšanu vai pieaugumu, turpretim pēdējie attiecas uz hromosomas daļas pazušanu, dublēšanos vai apgriešanu.

Atsauces

1. Alberts B, Džonsons AD, Lūiss J, Morgans D, Rafs M, Roberts K, Valters P. (2014) Šūnas molekulārā bioloģija (6. izdevums). WW Norton & Company, Ņujorka, NY, ASV.
2. Annunziato A. DNS iepakojums: nukleosomas un hromatīns. Dabas izglītība. 2008; 1:26.
3. Caspersson T, Lindsten J, Zech L. X struktūras hromosomu aberāciju raksturs Tērnera sindromā, ko atklāja kinakrrīna sinepju fluorescences analīze. Hereditas. 1970; 66: 287-292.
4. de la Chapelle A. Kā rodas cilvēka izohromosoma? Vēža ģenētiskā citoģeneta. 1982; 5: 173-179.
5. Fraccaro M, Ikkos D, Lindsten J, Luft R, Kaijser K. Jauna veida hromosomu anomālijas dzimumdziedzeru disģenēzē. Lancet. 1960. gads; 2: 1144.
6. Pirmais starptautiskais seminārs par hromosomām leikēmijā. Hromosomas pozitīvi hroniskā granulocītiskā leikēmijā. Br J Haematol. 1978. gads; 39: 305-309.
7. Mitelman F, Levan G. Specifisku hromosomu aberāciju klasterizācija cilvēka jaunveidojumos. Hereditas. 1978. gads; 89: 207-232.
8. Simpsons JL. Seksuālās diferenciācijas traucējumi. 1970. Academic Press, Ņujorka, Sanfrancisko, Londona.
9. Vinuesa M, Slavutsky I, Larripa I. Izohromosomu klātbūtne hematoloģisko slimību gadījumā. Vēža ģenētiskā citoģeneta. 1987. gads; 25: 47-54.