איזוכרומוזום: הגדרה, מקור, פתולוגיות נלוות - ביולוגיה - 2025

Isochromosome הוא כרומוזום metacentric חריג אשר נגרם על ידי האובדן של אחת זרוע של כרומוזום ההורי ואת הכפילות הסוגרות של הזרוע כי נשמרה.

ישנם שני מנגנונים שהוצעו כדי להסביר את הדור של סוג זה של חריגות גנטית. ככל שהשניים יותר מקובלים מציעים שמקורם של איזוכרומוזומים בתהליך חלוקת התא, כתוצר של חלוקה רוחבית של המרכזיות ולא אורכיות.

היווצרות של איזוכרומוזום. מאת Miguelferig, מ- Wikimedia Commons.

מכיוון שהתוצאה מורכבת משינוי של המידע הגנטי הכלול בכרומוזום ההורי, עלולות להיווצר הפרעות גנטיות רבות. תסמונת טרנר, המתרחשת עקב כפילות הזרוע הארוכה של כרומוזום ה- X ואובדן הזרוע הקצרה, הייתה הנחקרת ביותר מבין הפרעות אלה.

בנוסף, סוגים רבים של סרטן קשורים גם לסוגים אלו של חריגות. לכן מחקר האיזוכרומוזומים הפך לתחום מחקר אטרקטיבי וחשוב.

איזוכרומוזום: מום כרומוזומלי מבני

איזוכרומוזום הוא מום כרומוזומלי מבני המביא לכרומוזום מטצנטרי סוטה. זה נגרם כתוצאה מאובדן אחת מזרועות הכרומטיד והשכפול לאחר מכן של הזרוע הבלתי מחוסמת.

במילים אחרות, על כרומוזום זה שתי הזרועות של הכרומטיד זהות מורפולוגית וגנטית. שכפול זה מביא למונוזומיה חלקית או טריזומיה חלקית.

מונוזומיה היא מונח המשמש להתייחסות לכך שהמידע הגנטי הכלול בלוקוס נמצא בעותק יחיד. מצב שאינו תקין בתאים דיפלואידים, בו תמיד קיימים שני עותקים. כעת, נאמר שזה חלקי כאשר המידע האבוד נמצא על הכרומוזום השני של הצמד.

מצד שני, הטריזומיה הנגרמת כתוצאה מהפרעה מבנית מסוג זה היא חלקית מכיוון שהמידע הגנטי הכלול בזרוע קיים בשלושה עותקים.

עם זאת, שני מהעתקים אלה זהים, תוצר של אירוע הכפילות של אחת הזרועות באחד הכרומוזומים של הצמד.

מָקוֹר

המנגנונים שבאמצעותם נוצרים איזוכרומוזומים עדיין נותרו לבירור מלא. עם זאת, שני הסברים שהושמעו עד כה נתמכים.

הראשון שבהם, המקובל ביותר, קובע כי במהלך חלוקת התא המרכזי נוצר על ידי חלוקה רוחבית ולא לאורך, מכיוון שהוא מתרחש בדרך כלל בתנאים רגילים. זה מוביל לאובדן אחת מזרועות הכרומוזום ההורי ולכפילות לאחר מכן של הזרוע שנותרה שלמה.

השני של המנגנונים כולל ניתוק של אחת מהזרועות והתמזגות כתוצאה מכך של הכרומטידים הבתיים ממש מעל הצנטומרים, ומוליד כרומוזום עם שני צנטרומרים (כרומוזום דיצנטרי). בתורו, אחד משני הצנטרומרים הללו חווה אובדן מוחלט של פונקציונליות, מה שמאפשר לבצע הפרדה כרומוזומלית במהלך חלוקת תאים באופן תקין.

פתולוגיות קשורות

היווצרות איזוכרומוזומים גורמת לחוסר איזון בכמות המידע הגנטי שבידי הכרומוזומים ההורים. חוסר איזון זה מוביל לעתים קרובות להופעה של הפרעות גנטיות, המתורגמות לפתולוגיות ספציפיות.

בין התסמונות הרבות שקשורות לסוג זה של חריגות מבנית, אנו מוצאים את תסמונת טרנר. מצב זה הוא הידוע ביותר, למעשה הוא קשור לדיווח הראשון על איזוכרומוזום בבני אדם. האחרון מגיע מיצירת איזוכרומוזום X, בו אבד הזרוע הקצרה של הכרומוזום המקורי והכפילה את הזרוע הארוכה.

מחקרים רבים הראו כי נוכחותם של איזוכרומוזומים היא הטריגר להתפתחות של סוגים רבים של סרטן, ביניהם בולטת הלוקמיה המיאלואדית הכרונית הקשורה לאיזוכרומוזום i (17q). ממצאים אלה הופכים את האיזוכרומוזומים למוקד רלוונטי ביותר עבור החוקרים.

מה זה כרומוזום?

בכל התאים החיים, DNA ארוז במבנים מאורגנים מאוד הנקראים כרומוזומים.

אריזה זו בתאים אוקריוטיים מתרחשת הודות לאינטראקציה של DNA עם חלבונים המכונים היסטונים, אשר בקבוצה של שמונה יחידות (אוקטמר) יוצרים נוקלאוזום.

הגרעין (יחידה בסיסית לארגון הכרומטין) מורכב מאוקטמר היסטון המורכב ממדימרים היסטון H2A, H2B, H3 ו- H4. מבנה המתומן דומה לגליל חוט שדרכו נפוצה מולקולת ה- DNA הגדולה.

סלילת מולקולת ה- DNA, דרך מספר עצום של נוקלאוזומים המקושרים זה לזה על ידי אזורים מרווחים הקשורים לסוג אחר של היסטון (H1) הנקרא קישוררים, מולידה סוף סוף כרומוזומים. ניתן לראות את האחרון תחת המיקרוסקופ כגופים מוגדרים היטב במהלך תהליכי חלוקת התאים (מיטוזה ומיוזה).

לכל מין דיפלואידי יש מספר מוגדר היטב של זוגות כרומוזומים. כל זוג מובחן בגודלו ובצורתו לצורך זיהוי קל.

מבנה הכרומוזומים

לכרומוזומים יש מבנה די פשוט, שנוצר על ידי שתי זרועות מקבילות (כרומטידים) המחוברות דרך המרכז, מבנה DNA צפוף.

קטעי הצנטרומרים כל כרומטיד לשתי זרועות, אחת באורך קצר המכונה "זרוע P" ואחת באורך גדול יותר המכונה "זרוע Q". בכל אחת מהזרועות של כל כרומטיד הגנים מסודרים במקומות זהים.

היווצרות של איזוכרומוזום. מאת Miguelferig, מ- Wikimedia Commons

מיקום הצנטרומרים לאורך כל כרומטיד מוליד סוגים מבניים שונים של כרומוזומים:

- אקרוצנטרי: אלה שבהם הצנטרומטר תופס מיקום קרוב מאוד לאחד הקצוות, שמקורו בזרוע ארוכה מאוד ביחס לשני.

- מטצנטרי: בסוג זה של כרומוזומים, הצנטרומטר תופס מיקום אמצעי, ומוליד זרועות באורך שווה.

- תת-צנטרי: אלה הם שהצנטרומרים נעים מעט מהמרכז ומניבים זרועות שמתפשטות מעט מאוד באורך.

חריגות כרומוזומליות

כל אחד מהכרומוזומים המרכיבים את הקריוטיפ של אינדיבידואל מכיל מיליוני גנים, המקודדים מספר אינסופי של חלבונים הממלאים פונקציות שונות, כמו גם רצפי ויסות.

כל אירוע המציג וריאציות במבנה, במספר או בגודל הכרומוזומים, יכול להביא לשינויים בכמות, באיכות ובמיקום של המידע הגנטי הכלול בהם. שינויים אלה יכולים להוביל למצב קטסטרופלי, הן בהתפתחות והן בתפקודם של אנשים.

חריגות אלו נוצרות בדרך כלל במהלך גנטנוזה או בשלבים המוקדמים של התפתחות העוברית, ואף על פי שהן נוטות להיות מגוונות ביותר, הן פשטו לשתי קטגוריות: חריגות כרומוזומליות מבניות וחריגות כרומוזומליות נומריות.

הראשונים כוללים וריאציות במספר הכרומוזומים הסטנדרטי, כלומר הם רומזים לאובדן או רווח של כרומוזומים, ואילו האחרונים מתייחסים לאובדן, כפילות או היפוך של חלק מהכרומוזום.

הפניות

1. אלברטס ב ', ג'ונסון לספירה, לואיס ג'יי, מורגן ד, ראף מ', רוברטס ק, וולטר פ. (2014) ביולוגיה מולקולרית של התא (מהדורה 6). WW Norton & Company, ניו יורק, ניו יורק, ארה"ב.
2. Annunziato A. אריזת DNA: נוקלאוזומים וכרומטין. חינוך לטבע. 2008; 1:26.
3. Caspersson T, Lindsten J, Zech L. טבעם של סטיות כרומוזומים מבניים בתסמונת טרנר כפי שנחשף על ידי ניתוח פלואורסצנטי חרדל של קווינאצרין. Hereditas. 1970; 66: 287-292.
4. de la Chapelle A. כיצד נוצרים איזוכרומוזומים אנושיים? סרטן ג'נה ציטוגנט. 1982; 5: 173-179.
5. Fraccaro M, Ikkos D, Lindsten J, Luft R, Kaijser K. סוג חדש של חריגות כרומוזומלית בדיסנזה גונדלית. אִזְמֵל. 1960; 2: 1144.
6. סדנה בינלאומית ראשונה בנושא כרומוזומים בלוקמיה. כרומוזומים בלוקמיה גרנולוציטית כרונית פי-חיובית. בר ג'יי המטול. 1978; 39: 305-309.
7. מיטלמן F, לוין ג. אשכול סטיות לכרומוזומים ספציפיים בניאו-פלזמות אנושיות. Hereditas. 1978; 89: 207-232.
8. סימפסון ג'יי. הפרעות בבידול מיני. 1970. העיתונות האקדמית, ניו יורק, סן פרנסיסקו, לונדון.
9. Vinuesa M, Slavutsky I, Larripa I. נוכחות של איזוכרומוזומים במחלות המטולוגיות. סרטן ג'נה ציטוגנט. 1987; 25: 47-54.