Kromosoomid

Definitsioon - mis on kromosoomid?

Raku geneetiline struktuur säilitatakse DNA (desoksüribonukleiinhape) ja selle aluste (adeniin, tümiin, guaniin ja tsütosiin) kujul. Kõigis eukarüootsetes rakkudes (loomad, taimed, seened) on see rakutuumas kromosoomide kujul. Kromosoom koosneb ühest, koherentsest DNA molekulist, mis on seotud teatud valkudega.

Nimi kromosoom on tuletatud kreeka keelest ja seda saab umbkaudu tõlkida kui "värvilist keha". See nimi pärineb asjaolust, et väga varakult tsütoloogia ajaloos (1888) õnnestus teadlastel need värvida spetsiaalsete põhivärvide abil ja identifitseerida need valgusmikroskoobi abil. Kuid need on tõesti nähtavad ainult rakutsükli kindlas punktis, mitoosis (sugurakkudes meioos), kui kromosoom on eriti tihe (kondenseerunud).

Kuidas on kromosoomid üles ehitatud?

Kui raku kogu DNA topeltheeliks, s.o umbes 3,4 x 109 aluspaari, tuleks omavahel ühendada, annaks see pikkuse üle ühe meetri. Kõigi lisatud kromosoomide kogupikkus on ainult umbes 115 um. Seda pikkuse erinevust seletatakse kromosoomide väga kompaktse struktuuriga, milles DNA keritakse või spiraalitakse mitu korda väga spetsiifilisel viisil.

Selles mängivad olulist rolli histoonid, valkude erivorm. Kokku on 5 erinevat histooni: H1, H2A, H2B, H3 ja H4. Viimasest neljast histoonist kaks ühendavad silindrilise struktuuri, oktaatri, mille ümber kaksikheeliks keerdub umbes kaks korda (= superheeliks). H1 kinnitub selle stabiliseerimiseks selle struktuuriga.

Seda DNA, oktameeri ja H1 kompleksi nimetatakse nukleosoomiks. Mitmed neist nukleosoomidest on nüüd üksteise järel suhteliselt lühikese intervalliga (10–60 aluspaari) “nagu pärliriba”. Kromosoomide vahelisi lõike tuntakse speisser-DNA-na. Üksikud nukleosoomid puutuvad nüüd uuesti H1 kaudu kokku, mis loob täiendava spiraali ja seega ka kokkusurumise.

Saadud ahel paikneb omakorda silmustes, mida stabiliseerib happelistest mittehistoonvalkudest koosnev selgroog, tuntud ka kui Hertone. Need silmused on omakorda valkudega stabiliseeritud spiraalides, mille tulemuseks on kokkusurumise viimane etapp. Kuid see kõrge kokkusurumisaste toimub ainult mitoosi ajal rakkude jagunemise kontekstis.

Selles faasis näete ka kromosoomide iseloomulikku kuju, mis koosneb kahest kromatiidist. Kohta, kus need on ühendatud, nimetatakse tsentromeeriks. See jagab iga metafaasi kromosoomi kaheks lühikeseks ja kaheks pikaks haruks, mida nimetatakse ka p- ja q-rühmaks.
Kui tsentromeer asub laias laastus kromosoomi keskel, nimetatakse seda metatsentriliseks kromosoomiks, kui see paikneb täielikult akrotsentrilise kromosoomi ühes otsas. Nende vahel asuvaid nimetatakse submetatsentrilisteks kromosoomideks. Need erinevused, mida saab juba valguse mikroskoobi all näha, koos pikkusega võimaldavad kromosoomide esialgset klassifitseerimist.

Mis on telomeerid?

Telomeerid on korduvate järjestustega kromosoomide otsad (TTAGGG). Need ei sisalda asjakohast teavet, vaid aitavad vältida asjakohasemate DNA lõikude kadumist. Iga rakujagunemisega kaob osa DNA kromosoomi DNA replikatsiooni mehhanismi kaudu.

Nii et telomeerid on teatud mõttes puhver, mis lükkab edasi punkti, kus rakk kaotab jagunemise kaudu olulise teabe. Kui raku telomeeride pikkus on alla 4000 aluspaari, alustatakse raku programmeeritud surma (apoptoos). See hoiab ära vigase geneetilise materjali leviku organismis. Mõnel rakul on telomeraasid ehk ensüümid, mis suudavad telomeere taas pikendada.

Lisaks tüvirakkudele, millest kõik muud rakud tekivad, on need sugurakud ja immuunsussüsteemi teatud rakud. Lisaks leitakse vähirakkudes ka telomeraasid, mistõttu räägitakse selle raku kontekstis immortalisatsioonist.

Loe kõike selle teema kohta siit: Telomeres - anatoomia, funktsioon ja haigused

Mis on kromatiin?

Kromatiin viitab kogu rakutuuma sisule, mida saab värvida alusega. Seetõttu hõlmab mõiste lisaks DNA-le ka teatud valke, nt. Histoonid ja hertoonid (vt struktuuri), samuti teatud RNA fragmendid (hn ja snRNA).

Sõltuvalt rakutsükli faasist või sõltuvalt geneetilisest aktiivsusest on see materjal saadaval erineva tihedusega. Tihedamat vormi nimetatakse heterokromatiiniks. Lihtsamaks mõistmiseks võiks seda seetõttu pidada „säilitusvormiks“ ja siin eristada taas konstitutiivset ja fakultatiivset heterokromatiini.

Konstitutiivne heterokromatiin on kõige tihedam vorm, mis on kõige kõrgemas kondensatsioonitasemes rakutsükli kõigis faasides. See moodustab umbes 6,5% inimese genoomist ja asub peamiselt tsentromeeride ja kromosoomivarte (telomeeride) otste lähedal, kuid ka muudes kohtades (peamiselt 1., 9., 16., 19. ja Y-kromosoom). Lisaks asub suurem osa konstitutiivsest heterokromatiinist tuumamembraani lähedal, st raku tuuma servades. Ruumi keskel on reserveeritud aktiivne kromatiin ehk euchromatin.

Valikuline heterokromatiin on pisut vähem tihe ja seda saab vastavalt vajadusele või sõltuvalt arenguetapist aktiveerida ja desaktiveerida. Hea näide selle kohta on naise karüotüüpide teine ​​X-kromosoom. Kuna raku ellujäämiseks piisab põhimõtteliselt ühest X-kromosoomist, nagu lõpuks ka meestele, piisab embrüonaalses faasis üks neist kahest. deaktiveeritud X-kromosoomi tuntakse kui Barri keha.

Ainult rakkude jagunemise ajal, mitoosi kontekstis, kondenseerub see täielikult, saavutades metafaasis oma kõrgeima kokkusurumise. Kuna erinevaid geene loetakse sageli erinevalt - lõppude lõpuks ei vajata kõiki valke alati ühes koguses -, eristatakse siin aktiivset ja mitteaktiivset euchromatiini.

Loe selle kohta lähemalt alt: Kromatiin

Haploidsed kromosoomid

Haploid (Gr. Haploos = üksik) tähendab, et raku kõik kromosoomid esinevad individuaalselt, st mitte paarides (diploidsed), nagu tavaliselt. See on kõigi muna- ja spermarakkude loomulik olek, milles kahte identset kromatiidi ei eraldata esialgu esimese meioosi osana, vaid kõigepealt eraldatakse kõik kromosoomipaarid.

Selle tulemusel on pärast esimest meioosi inimese tütarrakkudes tavalise 46 kromosoomi asemel ainult 23, mis vastab poolele kromosoomide haploidsest komplektist. Kuna nendel tütarrakkudel on endiselt igast kromosoomist identne koopia, mis koosneb 2 kromosoomist, on vajalik teine ​​meioos, milles kaks kromatiidi on üksteisest eraldatud.

Polüteeni kromosoomid

Polüteenkromosoom on kromosoom, mis koosneb suurest arvust geneetiliselt identsetest kromatiididest. Kuna selliseid kromosoome on madalama suurenduse korral lihtne näha, nimetatakse neid mõnikord hiiglaslikeks kromosoomideks. Selle eelduseks on endoreplikatsioon, mille käigus kromosoomid korrutatakse rakutuumas mitu korda, ilma et raku jagunemine toimuks.

Millised on kromosoomide funktsioonid?

Kromosoomi kui meie genoomi organisatsioonilist üksust kasutatakse peamiselt selleks, et tagada dubleeritud genoomi jaotumine tütarrakkude vahel ühtlaselt. Selleks tasub lähemalt uurida rakkude jagunemise või rakutsükli mehhanisme:

Rakk veedab suurema osa rakutsüklist vahefaasis, mis tähendab kogu perioodi, mille jooksul rakk ei hakka kohe jagunema. See omakorda jaguneb G1, S ja G2 faasideks.

Gl faas (G tühimiku jaoks, st lõhe jaoks) järgneb kohe rakkude jagunemisele. Siin suureneb raku suurus taas ja see täidab üldisi metaboolseid funktsioone.

Siit võib see minna ka G0 faasi. See tähendab, et see muutub etapiks, mida enam pole võimalik jagada, ja tavapärastel juhtudel muutub ka suuresti, et täita väga konkreetset funktsiooni (raku diferentseerimine). Nende ülesannete täitmiseks loetakse intensiivsemalt väga spetsiifilisi geene, teisi vähem või üldse mitte.

Kui mõnda DNA lõiku pole pikka aega vaja, paikneb see sageli kromosoomide osades, mis on pikka aega tihedalt pakendatud (vt kromatiin). Ühelt poolt on selle eesmärk ruumi kokkuhoid, kuid lisaks muudele geeniregulatsiooni mehhanismidele on see ka täiendav kaitse juhusliku lugemise eest. Siiski on ka täheldatud, et väga spetsiifiliste tingimuste korral võivad G0 faasist diferentseerunud rakud tsüklisse naasta.

Gl faasile järgneb S faas, s.o faas, milles sünteesitakse uus DNA (DNA replikatsioon). Siin peab kogu DNA olema kõige lõdvemal kujul, st kõik kromosoomid on täielikult lahti keeratud (vt struktuuri).

Sünteesi faasi lõpus dubleeritakse rakus kogu geneetiline materjal. Kuna koopia on endiselt tsentromeeri kaudu kinnitatud algsesse kromosoomi (vt struktuuri), ei saa rääkida kromosoomide dubleerimisest.

Iga kromosoom koosneb nüüd kahe asemel kromatiididest, nii et see saaks hiljem mitoosi ajal omandada iseloomuliku X-kuju (rangelt öeldes kehtib X-kuju ainult metatsentriliste kromosoomide suhtes). Järgnevas G2 faasis toimub viivitamatu ettevalmistus rakkude jagunemiseks. See hõlmab ka replikatsioonivigade ja ahelate katkemise üksikasjalikku kontrolli, mida saab vajadusel parandada.

Rakkude jagunemist on põhimõtteliselt kahte tüüpi: mitoos ja meioos. Kõik organismi rakud, välja arvatud sugurakud, tekivad mitoosi kaudu, mille ainus ülesanne on kahe geneetiliselt identse tütarraku moodustamine.
Meioosi eesmärk on geneetiliselt erinevate rakkude genereerimine:
Esimeses etapis jagatakse vastavad (homoloogsed), kuid mitte identsed kromosoomid. Alles järgmises etapis eraldatakse kromosoomid, mis koosnevad kahest identsest kromatiidist, ja jaotatakse jälle kaheks tütarrakuks, nii et lõpuks moodustuvad ühest eellasrakust neli erineva geneetilise materjaliga sugurakku.

Kromosoomide vorm ja struktuur on olulised mõlema mehhanismi jaoks: spetsiaalsed "valgukeermed", niinimetatud spindleaparaat, kinnituvad tugevalt kondenseerunud kromosoomide külge ja tõmbavad kromosoomid peenelt reguleeritud protsessis keskpinnalt (ekvatoriaaltasapinnalt) raku vastaspoolustele ühe ümber ühtlase jaotuse tagamiseks. Isegi väikestel muutustel kromosoomide mikrostruktuuris võivad olla tõsised tagajärjed.

Kõigil imetajatel määrab sugukromosoomide X ja Y suhe ka järglaste soo. Põhimõtteliselt sõltub kõik sellest, kas munarakuga ühinev sperma kannab X- või Y-kromosoomi. Kuna mõlemad spermavormid toodetakse alati täpselt samal määral, on tõenäosus alati mõlemast soost tasakaalus. See juhuslik süsteem tagab soolise jaotuse ühtlasema, kui see toimuks näiteks selliste keskkonnategurite nagu temperatuur.

Lisateave teema kohta: Rakutuuma jagunemine

Kuidas geenid kromosoomide kaudu edasi antakse?

Täna teame, et tunnused päritakse geenide kaudu, mida hoitakse rakkudes DNA kujul. Need jagunevad omakorda 46 kromosoomiks, millel jagunevad 25 000-30000 inimese geeni.

Lisaks omadusele endale, mida nimetatakse fenotüübiks, on olemas ka geneetiline vaste, mida nimetatakse genotüübiks. Koht, kus geen asub kromosoomis, nimetatakse lookuseks. Kuna inimestel on iga kromosoom kahekordne, toimub ka iga geen kaks korda. Ainus erand on X-kromosomaalsed geenid meestel, kuna Y-kromosoom kannab ainult murdosa X-kromosoomis leiduvast geneetilisest informatsioonist.

Erinevaid geene, mis asuvad samal lookusel, nimetatakse alleelideks. Sageli on ühes lookuses rohkem kui kaks erinevat alleeli. Üks räägib siis polümorfismist. Selline alleel võib olla lihtsalt kahjutu variant (normaalne variant), aga ka patoloogilised mutatsioonid, mis võivad olla päriliku haiguse käivitajaks.

Kui fenotüübi muutmiseks piisab ühe geeni mutatsioonist, siis räägitakse monogeensest või Mendeli pärimisest. Paljud päritavad tunnused päritakse siiski mitme interakteeruva geeni kaudu ja seetõttu on neid palju raskem uurida.

Kuna ema ja isa annavad kumbki Mendelise pärandi korral lapsele ühe oma kahest geenist, on järgmises põlvkonnas alati neli võimalikku kombinatsiooni, kusjuures need võivad olla ka ühe omaduse puhul samad. Kui indiviidi mõlemal alleelil on fenotüübile sama mõju, on indiviid selle tunnuse suhtes homosügootne ja see tunnus on vastavalt täielikult väljendatud.

Heterosügootidel on kaks erinevat alleeli, mis võivad üksteisega suhelda erineval viisil: Kui üks alleel domineerib teise üle, surub see täielikult selle ekspressiooni välja ja domineeriv tunnus muutub fenotüübis nähtavaks. Supresseeritud alleeli nimetatakse retsessiivseks.

Kodominatiivse pärandi puhul võivad mõlemad alleelid üksteist mõjutamata avalduda, samas kui vahepealse pärandi puhul on tegemist mõlema tunnuse seguga. Selle heaks näiteks on veregrupi AB0 süsteem, kus A ja B on üksteisega domineerivad, kuid 0 domineerivad üksteise suhtes.

Milline on normaalne kromosoomide komplekt inimestel?

Inimese rakkudes on 22 soost sõltumatut kromosoomide paari (autosoomid) ja kaks sugukromosoomi (gonosoomid), seega moodustavad ühte kromosoomide komplekti kokku 46 kromosoomi.

Autosoomid tulevad tavaliselt paarikaupa. Paari kromosoomid on kuju ja geenijärjestuse poolest sarnased ja seetõttu nimetatakse neid homoloogilisteks. Naiste kaks X-kromosoomi on samuti homoloogsed, samas kui meestel on X- ja Y-kromosoom. Need erinevad olemasolevate geenide vormi ja arvu poolest, nii et homoloogiast ei saa enam rääkida.

Idurakkudel, s.o muna- ja spermarakkudel on meioosi tõttu vaid pool kromosoomikomplekti, nimelt 22 individuaalset autosoomi ja üks gonosoom. Kuna sugurakud sulanduvad viljastumise ajal ja vahetavad mõnikord terveid segmente (crossover), luuakse uus kromosoomide kombinatsioon (rekombinatsioon). Kõiki kromosoome koos nimetatakse karüotüübiks, mis väheste eranditega (vt kromosoomaberratsioone) on kõigist samast soost inimestel identne.

Siit saate teada kõike teema kohta: Mitoos - lihtsalt lahti seletatud!

Miks on alati kromosoomipaare?

Põhimõtteliselt saab sellele küsimusele vastata ühe lausega: kuna see on osutunud kasulikuks. Kromosoomipaaride olemasolu ja rekombinatsiooni põhimõte on pärimise jaoks seksuaalse taastootmise jaoks hädavajalikud. Sel moel võib juhuslikult kahe inimese geneetilisest materjalist väljuda täiesti uus indiviid.

See süsteem suurendab tohutult liigi omaduste mitmekesisust ja tagab, et see suudab muutunud keskkonnatingimustega kohaneda palju kiiremini ja paindlikumalt, kui see oleks võimalik ainult mutatsiooni ja selektsiooni kaudu.

Kromosoomide topeltkomplektil on ka kaitsev toime: kui geeni mutatsioon tooks kaasa talitlushäire, on teises kromosoomis ikkagi omamoodi "varukoopia". See ei ole alati piisav organismi talitlushäire kompenseerimiseks, eriti kui domineeriv on muteerunud alleel, kuid see suurendab selle tekkimise võimalust. Lisaks sellele ei kandu mutatsioon automaatselt edasi kõigile järglastele, mis omakorda kaitseb liike liigselt radikaalsete mutatsioonide eest.

Mis on kromosoomi mutatsioon?

Geneetilised defektid võivad tekkida ioniseeriva kiirguse (nt röntgenikiirgus), keemiliste ainete (nt sigaretisuitsus sisalduv bensopüreen), teatud viiruste (nt HP viirused) või madala tõenäosusega võivad need tekkida ka juhuslikult. Selle arendamisel on sageli mitu tegurit. Põhimõtteliselt võivad sellised muutused esineda kõigis keha kudedes, kuid praktilistel põhjustel piirdub analüüs tavaliselt lümfotsüütidega (eriline immuunrakkude tüüp), fibroblastidega (sidekoe rakud) ja luuüdi rakkudega.

Kromosoomi mutatsioon on üksikute kromosoomide oluline struktuurimuutus.Tervete kromosoomide puudumine või lisamine oleks teiselt poolt genoomi või ploidia mutatsioon, samas kui termin geenimutatsioon viitab suhteliselt väikestele muutustele geenis. Mõiste kromosoomi aberratsioon (ladina keeles aberrare = hälbima) on mõnevõrra laiem ja hõlmab kõiki muutusi, mida saab valgusmikroskoobi abil tuvastada.

Mutatsioonidel võib olla väga erinev mõju:

1. Vaikne mutatsioon, s.o mutatsioonid, milles muutused ei mõjuta indiviidi ega nende järglasi, on kromosoomaberratsioonide suhtes üsna ebatüüpilised ja esinevad sagedamini geeni- või punktmutatsioonide piirkonnas.
   
2. Funktsiooni kadumise mutatsioon on see, kui mutatsiooni tulemuseks on valesti volditud ja seetõttu funktsionaalne valk või puudub valk üldse.
   
3. Nn funktsiooni suurendamise mutatsioonid muudavad efekti tüüpi või toodetud valkude kogust nii, et tekivad täiesti uued mõjud. Ühelt poolt on see evolutsiooni ja seega ka liigi säilimise või uute liikide tekkimise jaoks ülioluline mehhanism, kuid teisalt, nagu Philadelphia kromosoomi puhul, võib see anda ka otsustava panuse vähirakkude arengusse.

Kromosoomaberratsioonide eri vormidest on kõige tuntumad tõenäoliselt numbrilised aberratsioonid, mille korral üksikud kromosoomid esinevad ainult üks kord (monosoomia) või isegi kolmekordselt (trisoomia).

Kui see kehtib ainult ühe kromosoomi kohta, siis nimetatakse seda aneuploidsuseks ja kogu kromosoomikomplekti mõjutab polüploidsus (tri- ja tetraploidsus). Enamasti ilmneb see jaotus idurakkude arengu käigus kromosoomide mittejagunemise (mitte eraldamise) tõttu raku jagunemise ajal (meioos). See põhjustab kromosoomide ebaühtlast jaotumist tütarrakkude vahel ja seega arvulist aberratsiooni arenevas lapses.

Mittesuguliste kromosoomide (= autosoomide) monosoomiad pole eluga kokkusobivad ja seetõttu ei esine neid elavatel lastel. Autosomaalsed trisoomiad, välja arvatud trisoomiad 13, 18 ja 21, põhjustavad peaaegu alati spontaanseid aborte.

Igal juhul on vastupidiselt sugukromosoomide aberratsioonidele, mis võivad olla ka silmapaistmatud, alati tõsiseid kliinilisi sümptomeid ja tavaliselt ka enam-vähem väljendunud väliseid kõrvalekaldeid (düsmorfism).

Selline jaotus võib hilisemas elus ilmneda ka mitootilise raku jagunemise korral (kõik rakud, välja arvatud sugurakud). Kuna lisaks mõjutatud rakkudele on ka muutumatud rakud, siis räägitakse somaatilisest mosaiigist. Somaatiliste (kreeka soma = keha) all mõeldakse kõiki rakke, mis ei ole sugurakud. Kuna see mõjutab ainult väikest osa keharakkudest, on sümptomid tavaliselt palju leebemad. Seetõttu jäävad mosaiigitüübid sageli pikka aega märkamatuks.

Siit saate teada kõike teema kohta: Kromosoomi mutatsioon

Mis on kromosomaalne aberratsioon?

Kromosoomi struktuurne aberratsioon vastab põhimõtteliselt kromosoomi mutatsiooni määratlusele (vt eespool). Kui geneetilise materjali kogus jääb samaks ja jaotub lihtsalt erinevalt, siis räägitakse tasakaalustatud aberratsioonist.

See juhtub sageli translokatsiooni kaudu, st kromosoomi segmendi ülekandmisega teise kromosoomi. Kui see on vahetus kahe kromosoomi vahel, siis räägitakse vastastikusest translokatsioonist. Kuna valkude tootmiseks on vaja ainult umbes 2% genoomist, on tõenäosus, et selline geen on murdepunktis ja kaotab oma funktsiooni või on selles halvenenud. Seetõttu jääb selline tasakaalustatud aberratsioon sageli märkamatuks ja kandub edasi mitme põlvkonna jooksul.

See võib aga sugurakkude arengu ajal põhjustada kromosoomide väärast jaotumist, mis võib põhjustada viljatust, spontaanseid raseduse katkemisi või tasakaalustamata aberratsiooniga järglasi.

Tasakaalustamata aberratsioon võib ilmneda aga ka spontaanselt, s.t ilma perekonnaanamneesita. Lapse sündimatu tõenäosus tasakaalustamata aberratsiooniga sõltub suuresti mõjutatud kromosoomidest ja varieerub vahemikus 0–60%. See viib kromosoomi segmendi kadumiseni (= kustumiseni) või dubleerimiseni (= dubleerimiseni). Selles kontekstis räägitakse osalistest mono- ja trisoomiatest.

Mõnel juhul esinevad need koos kahes erinevas piirkonnas, osaline monosoomia on tavaliselt kliiniliste sümptomite ilmnemisel määravam. Need on silmapaistvad näited kustutamisest Kassi karjumise sündroom ja Wolf-Hirschhorni sündroom.

Mikrodeletsioonist saab rääkida siis, kui muutust ei saa enam valgusmikroskoobi abil kindlaks teha, st kui tegemist on ühe või mõne geeni kaotamisega. Seda nähtust peetakse Prader-Willi sündroomi ja Angelmani sündroomi põhjustajaks ning see on tihedalt seotud retionoblastoomi arenguga.

Robertsoni ümberpaigutamine on erijuhtum:
Kaks akrotsentrilist kromosoomi (13, 14, 15, 21, 22) ühinevad nende tsentromeeris ja moodustavad pärast lühikeste käte kaotamist ühe kromosoomi (vt struktuur). Kuigi selle tulemusel väheneb kromosoomide arv, nimetatakse seda tasakaalustatud aberratsiooniks, kuna lühikeste harude kadu nendes kromosoomides on hõlpsasti kompenseeritav. Ka siin on mõju sageli märgatav ainult järgmistes põlvkondades, kuna raseduse katkemise või trisoomiaga laste esinemise tõenäosus on väga suur.

Kui kromosoomis on kaks purunemist, võib juhtuda, et vahesegment pööratakse 180 ° ja inkorporeeritakse kromosoomi. See inversioonina tuntud protsess on tasakaalust väljas ainult siis, kui murdepunkt asub aktiivses geenis (2% kogu geneetilisest materjalist). Sõltuvalt sellest, kas tsentromeer asub tagurpidi segmendis või väljaspool, on see peri- või paratsentriline inversioon. Need muutused võivad kaasa aidata ka geneetilise materjali ebaühtlasele jaotumisele sugurakkudes.

Paratsentrilise inversiooni korral, kus tsentromeer ei ole tagurpidi segmendis, võivad ilmuda ka idurakud, millel on kaks tsentromeeri või ilma selleta. Selle tulemusel kaob vastav kromosoom juba esimeste rakujagunemiste ajal, mis peaaegu kindlasti põhjustab raseduse katkemist.

Sisestamine viitab kromosoomi fragmendi inkorporeerimisele mujale. Ka siin mõjutatakse järglasi eeskätt sarnaselt. Rõngaskromosoom võib tekkida eriti pärast otsaosade kustutamist. Jadade tüüp ja suurus määravad sümptomite raskuse. Lisaks võib see põhjustada ebaõiget jaotumist ja seega omakorda mosaiikitüüpe keharakkudes.

Kui metafaasi kromosoom eraldub rakkude jagunemise käigus valesti, võivad tulemuseks olla isokromosoomid. Need on kaks täpselt ühte ja sama kromosoomi, mis koosnevad ainult pikkadest või ainult lühikestest harudest. X-kromosoomi korral võib see avalduda Ulrich-Turneri sündroomina (X monosoomia).

Loe selle teema kohta lähemalt: Kromosoomaberratsioon

Trisoomia 21

Trisoomia 21, paremini tuntud kui Downi sündroom, on vaieldamatult kõige levinum arvulisi kromosoomaberratsioone elusündide seas, kusjuures mehi mõjutatakse pisut sagedamini (1,3: 1).

Trisoomia 21 esinemise tõenäosus sõltub mitmesugustest demograafilistest teguritest, näiteks emade keskmisest vanusest sündides, ja erineb piirkonniti veidi.

95% trisoomiast 21 tekib jagunemisvea tagajärjel meioosi (sugurakkude jagunemise) kontekstis, nimelt mittefunktsioonist, st õdekromatiidide eraldamata jätmisest.

Neid nimetatakse vabadeks trisoomiateks ja need tekivad emal 90%, isal 5% ja embrüo genoomis veel 5%.

Veel 3% tuleneb tasakaalustamata translokatsioonidest kas kromosoomis 14 või 21; 21 translokatsioon, luues normaalse ja topeltkromosoomi 21. Ülejäänud 2% on mosaiigitüüpe, milles trisoomiat ei tekkinud sugurakkudes ja seepärast ei mõjuta see kõiki keharakke. Mosaiigitüübid on sageli nii leebed, et võivad pikka aega täiesti märkamatuks jääda.

Igal juhul tuleks läbi viia kromosoomi uuring, et eristada sümptomaatiliselt identset vaba trisoomi võimalikust päritud translokatsiooni trisoomiast. Seejärel võib järgneda eelmiste põlvkondade perekonna ajalugu.

Kas olete sellest teemast huvitatud? Lugege selle kohta järgmist artiklit: 21. trisoomia

13. trisoomia

13. trisoomia või Patau sündroomi sagedus on 1: 5000 ja see on palju harvem kui Downi sündroom. Põhjused (vabad trisoomiad, translokatsioonid ja mosaiigitüübid) ja nende protsendiline jaotus on siiski suuresti identsed.

Teoreetiliselt oli peaaegu kõiki juhtumeid võimalik diagnoosida sünnieelselt ultraheli või PAPP-A testi abil. Kuna PAPP-A test ei ole tingimata rutiinsete uuringute osa, diagnoositakse Kesk-Euroopas umbes 80% juhtudest enne sündi.

Kasvujääki, kahepoolset huule- ja suulaelõhet ning ebatavaliselt väikesi silmi (mikroftalmia) võib juba ultraheli abil näha. Lisaks esinevad tavaliselt erineva raskusastmega aju ja näo väärarendid (holoprosentsefaalia).

Kui lobaarvormis on peaaju poolkerad peaaegu täielikult eraldatud ja moodustatud külgmised vatsakesed, siis poollobaarses vormis eraldatakse sageli ainult aju tagumine osa ja puuduvad külgmised vatsakesed. Kõige raskemas vormis, alobaari vormis, aju poolkerad pole eraldatud.

Pool- või abakujulise kujuga imikud surevad tavaliselt kohe pärast sündi. Kuu aja pärast on suremus umbes 50% elus sündidest. Kuni 5. eluaastani suureneb suremus 13. tromüoomist 90% -ni. Aju väärarengute tõttu jäävad haiged enamikul juhtudel terveks voodiks ega saa rääkida, mistõttu on nad täielikult hooldatud. Lisaks võib esineda ka Trismoie 13 ulatuslikke füüsilisi ilminguid.

Loe selle teema kohta lähemalt: 13. sündroom sündimata lapsel

16. trisoomia

Põhimõtteliselt on kõige levinum trisoomia 16 trisoomia (umbes 32% kõigist trisoomidest), kuid elavad lapsed, kellel on 16. tromsoom, on väga haruldased. Üldiselt toimub elusünnitus ainult osaliste trisoomiate või mosaiigitüüpide korral. Trisoomiate hulgas on see kõige sagedamini süüdi surnult sündinud: kromosoomaberratsiooni tõttu raseduse katkemist 32-st 100-st võib leida selle trisoomia vormi.

Seetõttu on dokumenteeritud tuvastatavad omadused peamiselt prenataalselt, s.o prenataalselt. Siinkohal on tähelepanuväärsed mitmesugused südamedefektid, aeglustunud kasv, üksainus nabaarter (muidu kahekordne) ja kaela suurenenud läbipaistvus, mida võib selgitada vedeliku kogunemisega veel mitte täielikult välja arenenud lümfisüsteemi ja naha suurenenud elastsuse tõttu selles piirkonnas. Lisaks ei taandu füsioloogiline nabanäär, s.t suure osa soolestiku ajutine nihkumine naba kaudu väljapoole, korralikult, mida nimetatakse omfaloceleks või nabanööri katkemiseks.

Samuti võib ultraheli abil tuvastada põikunud sõrmedega paindekontraktuuri. Vähestel elusündinutel on märgatav üldine lihaste hüpotensioon, s.o üldine lihasnõrkus. See põhjustab joomise nõrkust ja võib tagada imiku kunstliku toitmise. Sageli esineb trioomidele nii iseloomulik nelja sõrme vagu. Ka siin on trisoomi esinemise sagedus otseselt seotud ema vanusega.

18. trisoomia

Edwardsi sündroom, st trisoomia 18, toimub sagedusega 1: 3000. Sünnieelse diagnostikaga on see sama mis Patau sündroomi korral: Ka siin võimaldaks samad uuringud kõik patsiendid enne sündi täielikult leida. Selle põhjuseid ja nende jaotust tuleb võrrelda teiste trisoomidega (vt trisoomia 21).

Lisaks on trisoomias 18 ka osalisi trisoomiaid, mis, nagu mosaiigitüübid, viivad palju leebemate kliiniliste ravikuurideni. Seotud düsmorfismid on äärmiselt iseloomulikud ka Edwardsi sündroomile: Sünnituse ajal on patsientidel oluliselt vähenenud kehakaal - 2 kg (normaalne: 2,8–4,2 kg), taanduv lai otsmik, üldiselt vähearenenud näo alaosa, millel on väike suu avaus. , kitsad silmaalused ja pööratud tahapoole, kujuga muutunud kõrvad (fauni kõrv). Lisaks on pea tagumine osa vastsündinu jaoks ebaharilikult hästi arenenud. Roided on ebaharilikult kitsad ja habras. Vastsündinutel on ka kogu lihaskonna püsiv pinge (toon), mis taandub siiski pärast ellujääjate esimest paari nädalat.

Teine iseloomulik tunnus on 2. ja 5. sõrme ristumine üle 3. ja 4. sõrmede, mille kogu sissetungimisel on sõrmede koguarv, samal ajal kui jalad on ebaharilikult pikad (kulunud), neil on eriti väljendunud kand, varjatud varbaküüned ja seljatoega suur varvas.

Elundite tõsised väärarengud on tavalised ja esinevad tavaliselt kombinatsioonis: südame- ja neerudefektid, soolestiku talitlushäired (valesurve), kõhukelme adhesioonid (mesenterium commune), söögitoru ummistus (söögitoru areesia) ja palju muud.

Nende väärarengute tõttu on suremus esimese 4 päeva jooksul umbes 50%, ainult umbes 5-10% elab üle aasta. Täiskasvanueas ellujäämine on absoluutne erand. Igal juhul on vaimupuue väga väljendunud ega oska rääkida, on magamaminev ja püsimatu, seega täielikult välisabist sõltuv.

Täpsema teabe saamiseks trisoomia 18 kohta lugege ka meie selleteemalist üksikasjalikku artiklit:

• 18. trisoomia (Edwardsi sündroom)
• 18. sündroom sündimata lapsel

Trisoomia X

X-trisoomia on kromosomaalse aberratsiooni kõige silmapaistmatum vorm, mõjutatud inimeste välimus, kes on loogiliselt kõik naised, ei erine oluliselt teistest naistest. Mõned on märgatavad, kuna nad on eriti pikad ja neil on mõnevõrra "lihavad" näojooned. Vaimne areng võib olla ka suuresti normaalne, ulatudes normaalsest piirist kuni kerge vaimse puudeni.

See intelligentsuse defitsiit on siiski pisut tõsisem kui sugukromosoomide teiste trisoomide korral (XXY ja XYY). Sagedusega 1: 1000 pole see tegelikult nii haruldane, kuid kuna trisoomiat tavaliselt ei seostata kliiniliselt oluliste sümptomitega, ei diagnoosita tõenäoliselt enamikku naisi, kellel on see haigus, kogu elu jooksul.

Kandjad avastatakse enamasti juhuslikult perekontrolli käigus või sünnieelse diagnostika käigus. Fertiilsus võib pisut väheneda ja järgmise põlvkonna sugukromosoomide aberratsioonide määr võib pisut suureneda, nii et kui soovite lapsi saada, on soovitatav geneetiline nõustamine.

Nagu teistegi trisoomiate puhul, areneb trisoomia X enamasti vaba trisoomiana, s.o õdekromatiidide jagunemise (mitteosalemise) puudumise tõttu. Ka siin tekib see tavaliselt ema munarakkude küpsemise ajal, ehkki tõenäosus vanusega suureneb.

Habras X sündroom

Meestel eelistatakse habras X sündroomi või Martin Belli sündroomi, kuna neil on ainult üks X-kromosoom ja seetõttu on muutused neid rohkem mõjutatud.

See leiab aset sagedusega 1: 1250 meeste elusündide seas ühe aasta jooksul, muutes selle kõige sagedasemaks mittespetsiifilise vaimse alaarengu vormiks, st kõigi vaimsete puuete jaoks, mida ei saa kirjeldada spetsiaalse sündroomi abil, millel on tüüpilised nähud.

Habras X sündroom võib tavaliselt esineda tütarlastel ka pisut nõrgemal kujul, mis on tingitud ühe X-kromosoomi juhuslikust inaktiveerimisest. Mida suurem on väljalülitatud tervisliku X-kromosoomi osakaal, seda tugevamad on sümptomid.

Enamasti on naised eelsoodustuse kandjad, mis ei põhjusta veel kliinilisi sümptomeid, kuid suurendab nende poegades täieliku mutatsiooni tõenäosust. Väga harvadel juhtudel võivad mehed ka eeltöö kandjateks olla, mida nad saavad seejärel edasi anda ainult tütardele, kuid kes on tavaliselt ka kliiniliselt terved (Shermani paradoks).

Sündroomi vallandab FMR-geeni CGG kolmikute (teatud alusjärjestus) äärmiselt suurenenud arv (habras-alaline-vaimne alaareng); 10–50 koopia asemel on eelsoovitus 50–200 koos täieliku ekspressiooniga 200–2000 eksemplari.

Valgusmikroskoobi all näeb see välja pika käe katkemist, mis andis sündroomile oma nime. See viib mõjutatud geeni deaktiveerimiseni, mis omakorda põhjustab sümptomeid.

Puudutatud isikutel on kõne ja liikumise areng aeglustunud ning nad võivad näidata käitumisprobleeme, mis võivad põhjustada hüperaktiivsust, aga ka autismi.Puhtalt välised kõrvalekalded (düsmorfismi tunnused) on pikk nägu silmatorkava lõua ja väljaulatuvate kõrvadega. Puberteediga on munandid sageli oluliselt laienenud (makroorhideed) ja näojooned muutuvad jämedamaks. Eeldatava naissoost kandjate hulgas on psühholoogiliste kõrvalekallete ja eriti varajase menopausi kuhjumine.

Mis on kromosoomi analüüs?

Kromosoomianalüüs on tsütogeneetika protsess, mille abil saab tuvastada kromosoomide arvulisi või struktuurilisi aberratsioone.

Sellist analüüsi kasutataks näiteks juhul, kui kahtlustatakse kohe kromosomaalset sündroomi, s.o väärarengute (düsmorfismid) või intellektipuude (alaareng), aga ka viljatuse, regulaarsete raseduse katkemiste (abortide) ning ka teatud vähivormide (nt lümfoomid) korral. või leukeemia).

Selleks on tavaliselt vaja lümfotsüüte, erilist tüüpi immuunrakke, mis saadakse patsiendi verest. Kuna sel viisil on võimalik saada vaid suhteliselt väikest kogust, stimuleeritakse rakke jagunema fütohemagglutiniiniga ja lümfotsüüte saab seejärel laboris kasvatada.

Mõnel juhul võetakse selle asemel nahast või seljaajust proovid (biopsiad) ja kasutatakse sarnast protseduuri. Eesmärk on hankida võimalikult palju DNA-materjali, mis on praegu rakkude jagunemise keskel. Metafaasis on kõik kromosoomid paigutatud ühel tasandil umbes raku keskele, et neid saaks järgmisel etapil ehk anafaasis tõmmata raku vastaskülgedele (poolustele).

Sel hetkel on kromosoomid eriti tihedalt pakitud (tugevalt kondenseerunud). Lisatakse spindlimürk kolhitsiin, mis toimib täpselt rakutsükli selles faasis, nii et metafaasi kromosoomid kogunevad. Seejärel need isoleeritakse ja värvitakse spetsiaalsete värvimismeetodite abil.

Kõige tavalisem on GTG-sondimine, milles kromosoome töödeldakse trüpsiini, seedeensüümi ja pigmendi Giemsa abil. Eriti tihedalt pakitud piirkonnad ning adeniini ja tümiini rikkad piirkonnad on tumedad.

Saadud G-ribad on iseloomulikud igale kromosoomile ja lihtsustatult peetakse neid piirkondi, kus on vähem geene. Sel viisil värvitud kromosoomide pilt tehakse tuhandekordse suurendusega ja arvutiprogrammi abil luuakse karüogramm. Lisaks ribakujundusele kasutatakse kromosoomide vastavalt korraldamiseks kromosoomi suurust ja tsentromeeri positsiooni. On ka teisi riba ühendamise meetodeid, millel võib olla väga erinevaid eeliseid.

Toimetuse soovitused

Üldisema teabe saamiseks lugege järgmisi artikleid:

• Rakutuuma jagunemine
• Rakutuuma funktsioonid
• Trisoomia 21
• Geneetilised haigused