ISOKROMOSOM: DEFINISJON, OPPRINNELSE, TILKNYTTEDE PATOLOGIER - BIOLOGI - 2025

Et isokromosom er et unormalt metasentrisk kromosom som er forårsaket av tapet av en av armene til foreldrekromosomet og den påfølgende duplisering av armen som er bevart.

Det er to mekanismer som er foreslått for å forklare generasjonen av denne typen genetisk abnormalitet. Jo mer akseptert av de to foreslår at isokromosomer kommer fra prosessen med celledeling, som et produkt av en tverrgående inndeling av sentromerene i stedet for i lengderetningen.

Dannelse av et isokromosom. Av Miguelferig, fra Wikimedia Commons.

Siden resultatet består av en endring av den genetiske informasjonen som finnes i foreldrekromomomet, kan det oppstå mange genetiske lidelser. Turnersyndrom, som oppstår på grunn av duplisering av X-kromosomets lange arm og tap av kortarm, har vært det mest studerte av disse lidelsene.

I tillegg er mange typer kreft også forbundet med denne typen avvik. Derfor har studiet av isokromosomer blitt et attraktivt og viktig forskningsfelt.

Isokromosom: en strukturell kromosomavvik

Et isokromosom er en strukturell kromosomavvik som resulterer i et avvikende metasentrisk kromosom. Dette er forårsaket av tapet av en av armene til en kromatid og den påfølgende dupliseringen av den ikke-belagte armen.

Med andre ord, på dette kromosomet er begge armer av en kromatid morfologisk og genetisk identiske. Denne dupliseringen resulterer i delvis monosomi eller delvis trisomi.

Monosomy er et begrep som brukes for å referere til det faktum at den genetiske informasjonen som finnes i et lokus, finnes i en enkelt kopi. En situasjon som er unormal i diploide celler, der to kopier alltid er til stede. Nå sies det at det er delvis når den tapte informasjonen blir funnet på parets andre kromosom.

På den annen side er trisomien forårsaket av denne typen strukturelle forstyrrelser delvis, fordi den genetiske informasjonen i en arm er til stede i tre eksemplarer.

To av disse kopiene er imidlertid de samme, et produkt av dupliseringshendelsen til en av armene i et av kromosomene til paret.

Opprinnelse

Mekanismene som isokromosomer genereres fremdeles gjenstår å belyse fullt ut. To forklaringer frem til nå støttes.

Den første av dem, den mest aksepterte, uttaler at sentromerene under celledeling dannes av tverrgående og ikke langsgående deling, da den vanligvis forekommer under normale forhold. Dette fører til tap av en av armene til foreldrekromosomet og etterfølgende duplisering av armen som forblir intakt.

Den andre av mekanismene involverer løsgjøring av en av armene og dens påfølgende fusjon av datterkromatider like over sentromerene, noe som gir opphav til et kromosom med to sentromerer (dentrisk kromosom). I sin tur opplever en av disse to sentromerene et totalt tap av funksjonalitet, noe som gjør det mulig for kromosomal segregering under celledeling å oppstå normalt.

Tilhørende patologier

Dannelsen av isokromosomer resulterer i en ubalanse i mengden genetisk informasjon som foreldrenes kromosomer har. Disse ubalansene fører ofte til utseendet på genetiske lidelser, som blir oversatt til spesifikke patologier.

Blant de mange syndromene som har blitt assosiert med denne typen strukturell abnormitet, finner vi Turner syndrom. Denne tilstanden er den mest kjente, faktisk er den relatert til den første rapporten om et isokromosom hos mennesker. Det siste kommer fra dannelsen av et X-isokromosom, der den korte armen til det opprinnelige kromosomet er tapt og den lange armen er duplisert.

Tallrike undersøkelser har vist at tilstedeværelsen av isokromosomer er utløseren for utvikling av mange typer kreft, blant dem skiller den kroniske myeloide leukemien assosiert med isochromosome i (17q) ut. Disse funnene gjør isokromosomer til et svært relevant fokus for forskere.

Hva er et kromosom?

I alle levende celler pakkes DNA i høyt organiserte strukturer kalt kromosomer.

Denne emballasjen i eukaryote celler foregår takket være interaksjonen av DNA med proteiner som kalles histoner, som i en gruppe på åtte enheter (oktamer) danner et nukleosom.

Nukleosomet (grunnleggende organisasjonsenhet for kromatin) består av en histonoktamer sammensatt av histondimerer H2A, H2B, H3 og H4. Oktamerens struktur ligner en trådrulle som det store DNA-molekylet blir såret gjennom.

Svingningen av DNA-molekylet, gjennom et stort antall nukleosomer koblet sammen av avstandsregioner assosiert med en annen type histon (H1) kalt linkere, gir endelig opphav til kromosomer. Det siste kan sees under mikroskopet som veldefinerte kropper under prosessene med celledeling (mitose og meiose).

Hver diploide art har et godt definert antall kromosompar. Hvert par er karakteristisk i størrelse og form for enkel identifisering.

Struktur av kromosomer

Kromosomer har en ganske enkel struktur, som består av to parallelle armer (kromatider) som er forenet gjennom sentromeren, en tettpakket DNA-struktur.

Sentromer-seksjonene hver kromatid i to armer, en med kort lengde kalt "P arm" og en med større lengde kalt "Q arm". I hver av armene til hver kromatid er genene anordnet på identiske steder.

Dannelse av et isokromosom. Av Miguelferig, fra Wikimedia Commons

Sentromerens plassering langs hver kromatid gir opphav til forskjellige strukturelle kromosomtyper:

- Akrocentric: de der sentromeren inntar en posisjon veldig nær en av endene, med opprinnelse fra en veldig lang arm i forhold til den andre.

- Metacentric: i denne typen kromosomer opptar sentromeren en midtre plassering, noe som gir opphav til armer av samme lengde.

- Submetasentrisk: disse er, sentromerene er bare litt forskjøvet fra midten, og gir armer som avviker veldig lite i lengden.

Kromosomavvik

Hvert av kromosomene som utgjør karyotypen til et individ, har millioner av gener, som koder for et uendelig antall proteiner som har forskjellige funksjoner, samt reguleringssekvenser.

Enhver hendelse som introduserer variasjoner i strukturen, antall eller størrelse på kromosomer, kan føre til endringer i mengde, kvalitet og beliggenhet for den genetiske informasjonen som finnes i dem. Disse endringene kan føre til katastrofale forhold, både i utvikling og i individers funksjon.

Disse abnormalitetene genereres vanligvis under gametogenese eller under de tidlige stadiene av embryonal utvikling, og selv om de vanligvis er ekstremt varierte, har de blitt forenklet i to kategorier: strukturelle kromosomavvik og numeriske kromosomavvik.

Førstnevnte innebærer variasjoner i standard antall kromosomer, det vil si at de henviser til tap eller gevinst av kromosomer, mens sistnevnte refererer til tap, duplisering eller inversjon av en del av kromosomet.

referanser

1. Alberts B, Johnson AD, Lewis J, Morgan D, Raff M, Roberts K, Walter P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6. utgave). WW Norton & Company, New York, NY, USA.
2. Annunziato A. DNA-emballasje: Nukleosomer og kromatin. Naturopplæring. 2008; 01:26.
3. Caspersson T, Lindsten J, Zech L. Karakteren av strukturelle X-kromosomavvik i Turners syndrom slik det er avslørt av kinakrin-sennepsfluorescensanalyse. Hereditas. 1970; 66: 287-292.
4. de la Chapelle A. Hvordan oppstår menneskelig isokromosom? Kreft Genet Cytogenet. 1982; 5: 173-179.
5. Fraccaro M, Ikkos D, Lindsten J, Luft R, Kaijser K. En ny type kromosomavvik ved gonadal dysgenese. Lancet. 1960; 2: 1144.
6. Første internasjonale workshop om kromosomer i leukemi. Kromosomer i phi-positiv kronisk granulocytisk leukemi. Br J Haematol. 1978; 39: 305-309.
7. Mitelman F, Levan G. Clustering av avvik til spesifikke kromosomer i menneskelige neoplasmer. Hereditas. 1978; 89: 207-232.
8. Simpson JL. Forstyrrelser av seksuell differensiering. 1970. Academic Press, New York, San Francisco, London.
9. Vinuesa M, Slavutsky I, Larripa I. Tilstedeværelse av isokromosomer ved hematologiske sykdommer. Kreft Genet Cytogenet. 1987; 25: 47-54.