Aneuploidija: priežastys, tipai ir pavyzdžiai

Aneuploidija yra ląstelių būklė, kurioje jie turi vieną ar daugiau chromosomų perteklių arba jų nėra, skiriasi nuo haploidinių, diploidinių ar poliploidinių ląstelių, sudarančių tam tikros rūšies organizmą.

Aneuploidinėje ląstelėje chromosomų skaičius neatitinka tobulo haploidų rinkinio, nes jie prarado arba įgijo chromosomų. Paprastai chromosomų pridėjimas arba praradimas atitinka vieną chromosomą arba nelyginį chromosomų skaičių, nors kartais gali būti dvi chromosomos.

Aneuploidijos priklauso skaitiniams chromosomų pokyčiams ir yra lengviausiai nustatyti citologiškai. Šį chromosomų disbalansą mažai palaiko gyvūnai, dažniau ir mažiau kenksmingi augalų rūšims. Daugybę įgimtų žmonių apsigimimų sukelia aneuploidija.

Priežastys

Vienos ar daugiau chromosomų praradimas ar padidėjimas asmens ląstelėse paprastai atsiranda dėl perkėlimo praradimo arba ne disjunkcijos proceso, kai tai vyksta miozės ar mitozės metu. Dėl to keičiasi individų genų dozė, kuri savo ruožtu sukelia rimtus fenotipinius defektus.

Chromosomų skaičiaus pokyčiai gali atsirasti per pirmąjį arba antrąjį meiozės pasiskirstymą arba abu tuo pačiu metu. Jie taip pat gali kilti mitotinio pasiskirstymo metu.

Šie padalijimo trūkumai atliekami I arba meioze II, spermatogenezės ir oogenezės metu, atsirandančiose ir mitozėje ankstyvosiose zigoto dalyse.

Aneuploidijų metu ne disjunkcija atsiranda, kai viena iš chromosomų su jų homologine pora pereina į tą patį ląstelių polių arba yra pridėta prie to paties gamete. Tai greičiausiai atsiranda dėl ankstyvo centromero pasiskirstymo pirmojo miozinio pasiskirstymo metu motinos meozėje.

Kai gametas, turintis papildomą chromosomą, jungiasi su normaliu gamete, susidaro trisomijos (2n + 1). Kita vertus, kai gametas yra sujungtas su trūkstama chromosoma ir normalus, gaminamos monosomijos (2n-1).

Tipai

Diploidiniuose individuose dažnai atsiranda aneuploidijų. Šie chromosomų skaičiaus pakeitimai yra labai svarbūs žmogaus rūšiai. Jie apima skirtingus tipus, pvz., Nuliozijas, monosomijas, trisomijas ir tetrasomijas.

Nulisomy

Ląstelėse, kuriose yra nulisomija, abu homologinės chromosomų poros nariai yra prarasti, atstovaujantys kaip 2n-2 (n yra haploidinis chromosomų skaičius). Žmonėms, pavyzdžiui, 23 porų homologinių chromosomų (n = 23), ty 46 chromosomos, homologinės poros praradimas sukeltų 44 chromosomas (22 poras).

Nuliozinis individas taip pat apibūdinamas kaip vienas, kurio somatiniame komplemente nėra homologinių chromosomų poros.

Monosomija

Monosomija yra vienos chromosomos (2n-1) ištrynimas homologinėje poroje. Žmogui, turinčiam monosomiją, ląstelėje būtų tik 45 chromosomos (2n = 45). Monosomijoje mes randame monoizosomiją ir monotelosomiją.

Monoizosomų ląstelėse esanti chromosoma be homologinės poros yra izochromosoma. Monotelosomos arba monototecentrinės ląstelės turi telocentrinę chromosomą be homologinės poros.

Trisomija

Trisomijose atsiranda chromosomos atsiradimas arba pridėjimas tam tikroje homologinėje poroje, ty yra trys tos pačios chromosomos homologinės kopijos. Jis pateikiamas kaip 2n + 1. Žmonėms, turintiems trisominių ląstelių, randama 47 chromosomos.

Kai kurios ištirtos sąlygos, pvz., Dauno sindromas, atsiranda dėl 21 chromosomos trisomijos.

Papildomos chromosomos sudarymas leidžia klasifikuoti trisomiją:

  • Pirminė trisomija: kai papildoma chromosoma yra baigta.
  • Antrinė trisomija: papildoma chromosoma yra izochromosoma.
  • Tercierinis trisomija: šiuo atveju likusios chromosomos rankos priklauso dviem skirtingoms normalaus komplemento chromosomoms.

Tetrasomija

Tetrasomija atsiranda, kai yra papildoma homologinių chromosomų pora. Žmogui tetrasomija sukelia individus, turinčius 48 chromosomas. Jis pateikiamas kaip 2n + 2. Papildomų chromosomų pora visada yra homologinė pora, ty bus keturios homologinės tam tikros chromosomos kopijos.

Tame pačiame individe gali būti sukurta daugiau nei viena aneuploidinė mutacija, kuri sukelia dvigubą tricominį (2n + 1 + 1), dvigubą monosominį, nulinį tetrasominį ir pan. Eksperimentiniu būdu buvo gauti ir sekančiojo monosominiai organizmai, kaip ir baltųjų kviečių ( Triticum aestivum ) atveju.

Pavyzdžiai

Ląstelių linijos, susidariusios po chromosomų nesiskirstymo, paprastai yra neįmanoma. Taip yra todėl, kad daugelis šių ląstelių lieka be genetinės informacijos, kuri neleidžia jiems daugintis ir išnykti.

Kita vertus, aneuploidija yra svarbus intraspecifinių variacijų mechanizmas. Stramonio augaluose ( Datura stramonium ) yra 12 chromosomų haploidinis papildas, todėl galimi 12 skirtingų trisomalų. Kiekvienas trisomikas reiškia skirtingą chromosomą, kiekviena iš jų turi unikalų fenotipą.

Kai kuriuose Clarkia genties augaluose trisomija taip pat veikia kaip svarbus intraspecifinio kintamumo šaltinis.

Aneuploidija žmonėms

Žmonėms maždaug pusė pirmojo nėštumo trimestro spontaniškų abortų atsiranda skaitiniu ar struktūriniu chromosomų pakeitimu.

Pavyzdžiui, autosominės monosomos nėra gyvybingos. Daugelis trisomijų, tokių kaip 16 chromosoma, dažnai nutraukiamos, o X chromosomų arba Turnerio sindromo monosomijoje ląstelės yra gyvybingos, tačiau X0 zygotai yra nutraukiami per anksti.

Lytinių chromosomų Aneuploidija

Dažniausiai pasitaikantys aneuploidijų atvejai yra susiję su lytinėmis chromosomomis. Chromosomų skaičiaus pokyčiai yra toleruojami geriau nei autosominių chromosomų pokyčiai.

Aneuploidija veikia geno kopijų skaičių, bet ne jo nukleotidų seką. Keičiant kai kurių genų dozę, genų produktų koncentracijos pasikeičia. Lytinių chromosomų atveju yra šio geno ir pagaminto baltymo santykio išimtis.

Kai kuriems žinduoliams (pelėms ir žmonėms) atsiranda X chromosomos inaktyvacija, kuri leidžia moterims ir vyrams turėti tą pačią funkcinę dozę, susijusią su minėta chromosoma.

Tokiu būdu šiuose organizmuose inaktyvuojamos papildomos X chromosomos, todėl aneuploidija šiose chromosomose yra mažiau kenksminga.

Kai kurias ligas, tokias kaip Turnerio sindromas ir Klinefelterio sindromas, sukelia lytinių chromosomų aneuploidijos.

Klinefelterio sindromas

Asmenys, turintys tokią būklę, yra fenotipiniai vyrai, turintys tam tikrų nevienodų savybių. Papildomos X chromosomos buvimas vyrams yra šios ligos priežastis, minėti asmenys turi 47 chromosomas (XXY).

Šios būklės sunkumo atvejais vyrai labai ryškūs, ilgos kojos, nedidelis kūno plaukų ir klubų bei moterų krūtų vystymasis. Be to, jie yra sterilūs ir gali turėti mažai psichikos vystymosi. Švelnesniais atvejais yra vyrų fenotipas ir normalus kognityvinis vystymasis.

Klinefelterio sindromas pasireiškia maždaug kas 800 išgyvenusių vyrų.

Turnerio sindromas

Turnerio sindromą sukelia dalinis arba visiškas X chromosomos praradimas ir atsiranda moterims. Šis chromosomų pasikeitimas vyksta gametogenezės metu ne-disociatyviu postzigotiniu procesu.

Skirtingi kariotipo pokyčiai sukelia skirtingus fenotipus Turnerio sindrome. Kai medžiaga prarandama iš vienos X chromosomos ilgos rankos (galinės arba intersticinės), pirminės ar antrinės kiaušidžių nepakankamumas ir nedideli dydžiai atsiranda pacientams, sergantiems šia liga. Taip pat dažniausiai pasitaiko limfedemų ir gonadų disgenezės buvimas.

Paprastai moterų, turinčių šią ligą, fenotipas yra normalus, išskyrus trumpą augimą. Todėl šio sindromo diagnozė priklauso nuo tyrimo ir citogenetinio pakeitimo buvimo.

Ši liga pasireiškia maždaug viename iš 3000 lytinių naujagimių, turinčių didesnį spontaniškų abortų dažnį, ty ne daugiau kaip 5% embrionų, suformuotų su šiuo pakeitimu, visiškai išsivysto, kol pasiekia terminą.

Autosominė aneuploidija

Asmenys, gimę su aneuploidijomis autosominėse chromosomose, yra reti. Daugeliu atvejų, kai atsiranda tokio tipo mutacija, atsiranda spontaniškų abortų, išskyrus mažų autosomų aneuploidijas, pvz., 21 chromosomos trisomiją.

Manoma, kad, kadangi nėra autosominių chromosomų genetinių dozių kompensavimo mechanizmų, organizmų pakitimai jų sudėtyje yra daug mažiau toleruojami.

Dauno sindromas

Mažas 21 chromosomų dydis leidžia papildomų genų kopijų buvimą, kuris yra mažiau kenksmingas nei didesnėse chromosomose. Šios chromosomos turi mažiau genų nei bet kuris kitas autosomas.

Dauno sindromas yra labiausiai paplitęs autosominis aneuploidija žmonėms. Jungtinėse Valstijose apie vieną iš 700 gimimų turi šią sąlygą.

Apskaičiuota, kad 95 proc. Atvejų sukelia ne disjunkcija, sukelianti laisvą trisomiją 21. Likusieji 5% gaunami perkeliant, dažnai tarp 21 ir 14 chromosomų. Šios būklės paplitimas labai priklauso nuo motinos amžiaus, kai vartojama.

Nustatyta, kad nuo 85 iki 90% atvejų, laisvos trisomijos 21 buvimas yra susijęs su motinos meiotiniais pokyčiais. Asmenys, kurie turi šią būklę, pasižymi hipotoniniu, hiperextenziniu ir hiporeflektyviu.

Be to, jie turi vidutiniškai nedidelę kaukolę, turinčią plokščią pakaušį ir žiauną, nosį ir mažas ausis, ir burną, kurios kampai yra žemyn, maži ir dažnai ištraukiami iš liežuvio.