IZOHROMOSOM: DEFINICIJA, PODRIJETLO, PRIDRUŽENE PATOLOGIJE - BIOLOGIJA - 2025

Isochromosome je abnormalna metacentric kromosom koji je uzrokovan gubitkom jednog od krakova roditeljske kromosoma i posljedičnog umnožavanje ruku koja je očuvana.

Predložena su dva mehanizma koja objašnjavaju stvaranje ove vrste genetskih abnormalnosti. Još prihvaćenija od njih dvojice predlaže da izohromosomi potječu tijekom procesa diobe stanica, kao produkt poprečne podjele centromera, a ne uzdužne.

Formiranje izohromosoma. Autor Miguelferig, iz Wikimedia Commons.

Budući da se rezultat sastoji od promjene genetskih podataka sadržanih u roditeljskom kromosomu, mogu nastati brojni genetski poremećaji. Turnerov sindrom, koji se javlja uslijed umnožavanja duge ruke X kromosoma i gubitka kratke ruke, bio je najviše proučen od ovih poremećaja.

Uz to, mnoge vrste raka su također povezane s tim vrstama abnormalnosti. Stoga je proučavanje izohromosoma postalo privlačno i važno polje istraživanja.

Izohromosom: strukturna kromosomska abnormalnost

Izohromosom je strukturna kromosomska abnormalnost koja rezultira aberrantnim metacentričnim kromosomom. To je uzrokovano gubitkom jednog od krakova kromatide i naknadnim dupliranjem nerazdvojene ruke.

Drugim riječima, na ovom kromosomu oba kraka kromatida su morfološki i genetski identična. Umnožavanje rezultira djelomičnom monozomom ili djelomičnom trisomijom.

Monosomija je izraz koji se koristi za označavanje činjenice da se genetski podaci sadržani u lokusu nalaze u jednom primjerku. Situacija koja je nenormalna u diploidnim stanicama gdje su uvijek prisutne dvije kopije. Sada se kaže da je djelomična kada se izgubljene informacije nađu na drugom kromosomu para.

S druge strane, trisomija uzrokovana ovom vrstom strukturnih poremećaja je djelomična, jer su genetske informacije sadržane u ruci prisutne u tri kopije.

Međutim, dvije su ove kopije isti, događaj umnožavanja jednog od krakova u jednom od kromosoma para.

Podrijetlo

Mehanizmi stvaranja izohromosoma i dalje ostaje u potpunosti rasvijetljeni. No, podržana su dva dosadašnja objašnjenja.

Prva od njih, najprihvaćenija, navodi da se tijekom diobe stanica centromera stvara transverzalnom, a ne uzdužnom odjeljenjem, kao što se obično događa u normalnim uvjetima. To dovodi do gubitka jednog od krajeva roditeljskog kromosoma i naknadnog umnožavanja ruke koja ostaje netaknuta.

Drugi mehanizam uključuje odvajanje jedne ruke i posljedično spajanje kćernih kromatida tik iznad centromera, što stvara kromosom s dva centromera (dcentrični kromosom). Zauzvrat, jedan od ova dva centromera doživljava potpuni gubitak funkcionalnosti, što omogućava da se kromosomska segregacija tijekom stanične diobe normalno odvija.

Pridružene patologije

Formiranje izohromosoma dovodi do neravnoteže u količini genetskih informacija koje posjeduju roditeljski kromosomi. Te neravnoteže često dovode do pojave genetskih poremećaja, koji se prevode u specifične patologije.

Među mnogim sindromima koji su povezani s ovom vrstom strukturne abnormalnosti nalazimo Turnerov sindrom. Ovo je stanje najpoznatije, zapravo se odnosi na prvo izvješće o izohromosomu kod ljudi. Potonji proizlazi iz stvaranja X izohromosoma, u kojem je kratka ruka izvornog kromosoma izgubljena, a duga ruka duplicirana.

Brojna su istraživanja pokazala da je prisutnost izohromosoma pokretač razvoja brojnih vrsta karcinoma, među kojima se ističu kronična mijeloidna leukemija povezana s izohromosomom (17q). Ovi nalazi čine izohromosome izuzetno relevantnim fokusom za istraživače.

Što je kromosom?

U svim živim stanicama DNK se pakuje u visoko organizirane strukture koje se nazivaju kromosomi.

To pakiranje u eukariotskim stanicama nastaje zahvaljujući interakciji DNK s proteinima zvanim histoni koji u grupi od osam jedinica (oktamer) tvore nukleosom.

Nukleosom (osnovna jedinica organizacije kromatina) sastoji se od histonskog oktamera sastavljenog od histonskih dimera H2A, H2B, H3 i H4. Struktura oktamera nalikuje namotavanju niti kroz koji se mota velika molekula DNA.

Omotavanje molekule DNA, kroz ogroman broj nukleosoma povezanih spacer-regijama povezanim s drugom vrstom histona (H1) nazvanom veznici, konačno stvara kromosome. Potonje se može vidjeti pod mikroskopom kao i dobro definirana tijela tijekom procesa stanične diobe (mitoze i mejoze).

Svaka diploidna vrsta ima dobro definiran broj parova kromosoma. Svaki je par karakterističnih veličina i oblika za lako prepoznavanje.

Struktura kromosoma

Hromosomi imaju prilično jednostavnu strukturu, formiranu od dva paralelna kraka (kromatida) koji su spojeni kroz centromere, gusto nabijenu strukturu DNK.

Centromere dijele svaki kromatid u dva kraka, jedan kratke duljine naziva "P krak" i jedan veće duljine naziva "Q krak". U svim krakovima svake kromatide geni su raspoređeni na identična mjesta.

Formiranje izohromosoma. Autor Miguelferig, iz Wikimedia Commons

Položaj centromera duž svake kromatide stvara različite strukturne tipove kromosoma:

- Akrocentrični: oni u kojima centromere zauzima položaj vrlo blizu jednog od krajeva, a potječe iz vrlo duge ruke u odnosu na drugi.

- Metacentrično: u ovoj vrsti kromosoma centromere zauzimaju srednju lokaciju, stvarajući ruke jednake duljine.

- Submetacentrično: ovo su, centromera je samo malo pomaknuta od središta, čime se daju ruke koje se vrlo malo razlikuju.

Kromosomske nepravilnosti

Svaki od kromosoma koji čine kariotip pojedinca sadrži milijune gena koji kodiraju beskrajni broj proteina koji ispunjavaju različite funkcije, kao i regulatorne sekvence.

Svaki događaj koji uvodi varijacije u strukturu, broj ili veličinu kromosoma može dovesti do promjena u količini, kvaliteti i položaju genetskih podataka sadržanih u njima. Te promjene mogu dovesti do katastrofalnih uvjeta, kako u razvoju tako i u funkcioniranju pojedinaca.

Te se nepravilnosti uglavnom stvaraju tijekom gametogeneze ili u ranim fazama embrionalnog razvoja i, iako imaju tendenciju vrlo raznolike, pojednostavljene su u dvije kategorije: strukturne kromosomske nepravilnosti i numeričke kromosomske nepravilnosti.

Prvi uključuju varijacije u standardnom broju kromosoma, odnosno aludiraju na gubitak ili dobitak kromosoma, dok se drugi odnose na gubitak, umnožavanje ili inverziju dijela kromosoma

Reference

1. Alberts B, Johnson AD, Lewis J, Morgan D, Raff M, Roberts K, Walter P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6. izdanje). WW Norton & Company, New York, NY, SAD.
2. Annunziato A. Ambalaža DNA: Nukleozomi i kromatin. Obrazovanje prirode. 2008. godine; 01:26.
3. Caspersson T, Lindsten J, Zech L. Priroda strukturnih aberacija X kromosoma u Turnerovu sindromu otkrivene analizom fluorescencije kininkrin senfa. Hereditas. 1970; 66: 287-292.
4. de la Chapelle A. Kako nastaje ljudski izohromosom? Citogeneta raka Geneta. 1982; 5: 173-179.
5. Fraccaro M, Ikkos D, Lindsten J, Luft R, Kaijser K. Nova vrsta kromosomske abnormalnosti u disgenezi gonade. Lanceta. 1960; 2: 1144.
6. Prva međunarodna radionica o kromosomima u leukemiji. Hromosomi u Phi-pozitivnoj kroničnoj granulocitnoj leukemiji. Br J Haematol. 1978; 39: 305-309.
7. Mitelman F, Levan G. Klasteriranje aberacija prema specifičnim kromosomima u neoplazmi kod ljudi. Hereditas. 1978; 89: 207-232.
8. Simpson JL. Poremećaji seksualne diferencijacije. 1970. Academic Press, New York, San Francisco, London.
9. Vinuesa M, Slavutsky I, Larripa I. Prisutnost izohromosoma u hematološkim bolestima. Citogeneta raka Geneta. 1987 25: 47-54.