Charakterystyczne monosomie i przykłady



The monosomie odnoszą się do budowy chromosomalnej osobników z pojedynczym chromosomem zamiast normalnej pary w organizmach diploidalnych. To znaczy, jeśli istnieją 23 pary chromosomów, istnieje monosomia dla jednego z nich, jeśli obecny jest tylko jeden z chromosomów. Osoba z monosomią w tym przypadku przedstawi 45 chromosomów zamiast 46.

Monosomie mogą być całkowite lub częściowe. W pierwszym przypadku brakuje całego chromosomu. W drugim, usunięcie tylko części chromosomu determinuje częściowy brak informacji dotkniętego chromosomem.

Jako że monosomia wpływa tylko na parę chromosomów gatunku diploidalnego, na przykład uważa się ją za aneuploidię. Z drugiej strony, prawdziwe zmiany ploidalności lub euploidy wpływają na pełną liczbę chromosomów, które definiują gatunek.

Indeks

  • 1 Charakterystyka monosomii
  • 2 Częściowa monosomia chromosomu 5 u ludzi: zespół płaczący kota
    • 2.1 Charakterystyka choroby
    • 2.2 Leczenie choroby
    • 2.3 Niektóre geny, które przyczyniają się do manifestacji choroby
  • 3 Monosomia całkowita chromosomu X: zespół Turnera (45, X)
    • 3.1 Przegląd zespołu
    • 3.2 Powiązane cechy fizyczne i somatyczne
    • 3.3 Rozwój i zdolności umysłowe
    • 3.4 Leczenie objawów zespołu
  • 4 Monosomy w innych organizmach
  • 5 referencji

Charakterystyka monosomii

Monosomie mogą wpływać na chromosomy somatyczne lub chromosomy płciowe. Jedyną monosomią chromosomów płciowych u ludzi jest chromosom X.

Są to kobiety XO i przedstawiają zespół zwany Turnerem. Nie ma monosomicznego ME, ponieważ każda istota ludzka wymaga istnienia chromosomu X.

Kobiety to mężczyźni XX i XY. W przypadkach aneuploidii kobiety mogą być również XXX (trisomia X) lub XO (monosomia X). Aneuploidalni mężczyźni mogą być XXY (zespół Kleinefeltera) lub XYY. Te dwa ostatnie są także trisomiami.

Całkowite autosomalne monosomy są zwykle śmiertelne, ponieważ dają początek poważnym defektom w rozwoju. Ponadto, każda (i cała) mutacja może się objawiać, ponieważ jednostka będzie hemizygotyczna dla wszystkich genów samotnego chromosomu.

Aneuploidalne organizmy powstają na ogół przez fuzję gamet, z których jedna przedstawia numeryczną aberrację chromosomową. Aneuploidy mogą również powstawać z tkanki somatycznej i najwyraźniej odgrywają ważną rolę w wyglądzie i rozwoju niektórych rodzajów nowotworów.

Częściowa monosomia chromosomu 5 u ludzi: zespół płaczący kota

Częściowa (lub całkowita) delecja w krótkim ramieniu chromosomu 5 jest przyczyną tak zwanego zespołu cri-du-chat. Znany jest również jako syndrom Lejeune, na cześć odkrywcy, francuskiego badacza Jèrôme Lejeune. W języku francuskim cri-du-chat oznacza „płaczący kot”.

80% gamet, w których występuje delecja charakterystyczna dla tego syndromu, ma pochodzenie ojcowskie. Większość delecji jest spontaniczna i pojawia się de novo podczas gametogenezy. W przypadkach mniejszości nieprawidłowa gameta wynika z innych rodzajów zdarzeń, takich jak translokacje lub nierówne segregacje chromosomalne.

Charakterystyka choroby

Ze względu na problemy z krtani i układu nerwowego wywodzące się z tego stanu, chore dzieci mają płacz podobny do małego kota. Ten rodzaj płaczu znika, gdy dziecko trochę się starzeje.

Na poziomie fizycznym będą mogli zaprezentować głowę, szczęki o zmniejszonym rozmiarze i ślinić się dużo. Jednak najistotniejszy fizyczny znak tego syndromu nie jest widoczny na pierwszy rzut oka. Dotyczy hipoplazji móżdżku, wrodzonego zaburzenia morfogenezy mózgu.

Przez resztę życia osoby dotknięte chorobą będą miały problemy z karmieniem (trudności z ssaniem i połykaniem), przybierają na wadze i rosną. Przedstawią także poważne opóźnienia motoryczne, intelektualne i mowy.

Na poziomie behawioralnym ludzie z tym syndromem zwykle wykazują pewne zaburzenia, które obejmują nadpobudliwość, agresję i „początek”. Mają też tendencję do powtarzalnych ruchów. W bardzo rzadkich przypadkach osoba może mieć normalny wygląd i zachowanie, z wyjątkiem trudności w nauce.

Leczenie choroby

Osoby dotknięte chorobą wymagają stałej opieki medycznej, szczególnie w przypadku terapii związanych z zaburzeniami ruchowymi i mowy. Jeśli wystąpią problemy z sercem, najprawdopodobniej wymagana będzie operacja.

Niektóre geny, które przyczyniają się do manifestacji choroby

Geny brakującego fragmentu, w tym całe krótkie ramię chromosomu 5, znajdują się w stanie hemizygotycznym. To znaczy, tylko w jednej kopii z drugiego kompletnego chromosomu pary.

W związku z tym struktura genetyczna tego chromosomu określi niektóre przyczyny choroby. Niektóre można wyjaśnić ekspresją w niedoborze zmutowanego genu. Inne, wręcz przeciwnie, ze względu na efekt dawkowania genu pochodzącego z istnienia pojedynczej kopii genu zamiast dwóch.

Niektóre z genów, które przyczyniają się do rozwoju choroby poprzez efekt dawki genetycznej, obejmują TERT (przez przyspieszone skracanie telomerów). Osoby dotknięte zespołem mają braki w utrzymaniu telomerów. Skracanie telomerów wiąże się z pojawieniem się różnych chorób i wczesnym starzeniem się.

Z drugiej strony, gen SEMA5A w stanie hemizygotycznym przerywa prawidłowy rozwój mózgu u osób z delecją na chromosomie 5. Z drugiej strony, hemizygotyczny stan genu MARCH6 wydaje się wyjaśniać charakterystyczny krzyk kota osób dotkniętych trisomią..

Całkowita monosomia chromosomu X: zespół Turnera (45, X)

Autosomalne monosomie są z reguły zawsze śmiertelne. Co ciekawe, monosomia chromosomu X nie jest, ponieważ wielu embrionom XO udaje się przeżyć.

Powodem wydaje się być funkcja chromosomu X w determinacji seksualnej u ssaków. Ponieważ samice tego gatunku to XX, a samce XY, jest to niezbędny chromosom. Chromosom Y jest niezbędny tylko dla seksualnej determinacji samców, a nie dla ich przeżycia.

Chromosom X zawiera prawie 10% informacji genetycznej u ludzi. Oczywiście jego obecność nie jest alternatywą; To jest obowiązkowe Ponadto jest zawsze częściowo obecny. Oznacza to, że u mężczyzn istnieje tylko jedna kopia X.

Ale u kobiet również funkcjonalnie. Zgodnie z hipotezą Lyona (już potwierdzoną) u kobiet wyrażany jest tylko jeden z chromosomów X. Drugi jest inaktywowany przez mechanizmy genetyczne i epigenetyczne.

W tym sensie wszystkie ssaki, mężczyźni i kobiety są hemizygotyczne dla X. Samice XO również, ale w innym stanie nie bez problemów.

Ogólne cechy zespołu

Nie ma udowodnionej przyczyny zespołu prezentowanego przez kariotyp żeński 45, X. Zespół Turnera dotyka 1 na 2500 żywych kobiet.

Dlatego jest to rzadka aneuploidia w porównaniu na przykład z trisomiami XXY lub XXX. Ogólnie rzecz biorąc, ciąże XO nie są opłacalne. Szacuje się, że 99% ciąż XO kończy się aborcją.

Zależne cechy fizyczne i somatyczne

Charakterystyczną cechą fizyczną zespołu Turnera jest niski wzrost. Kobiety XO są małe po urodzeniu, nie doświadczają gwałtownego wzrostu związanego z dojrzewaniem, a dorośli osiągają maksimum 144 cm wzrostu.

Inne cechy somatyczne związane z zespołem obejmują wrodzoną chorobę serca, a także zaburzenia nerek. Kobiety dotknięte zespołem Turnera wykazują zwiększone ryzyko zapalenia ucha środkowego, nadciśnienia, cukrzycy, chorób tarczycy i otyłości.

Rozwój i zdolności umysłowe

IQ kobiet XO jest równoważne z ich rówieśnikami XX. Możliwe jest jednak zaobserwowanie deficytu orientacji przestrzennej, pisma ręcznego i rozwiązywania problemów matematycznych. Nie przedstawiają problemów, na przykład w obliczeniach arytmetycznych, ale się liczą.

Mowa jest normalna, ale problemy mogą wystąpić, gdy zapalenie ucha środkowego nie jest leczone. Uważa się, że wiele z tych niedoborów jest produktem zmniejszonej produkcji estrogenów. Umiejętności motoryczne mogą również wykazywać pewne opóźnienie.

Leczenie objawów zespołu

Pod względem niskiego wzrostu kobiety z zespołem Turnera mogą otrzymywać zastrzyki rekombinowanym hormonem wzrostu w okresie dzieciństwa. Mogą oczekiwać, że osiągną wysokość co najmniej 150 cm.

Hormonalna terapia zastępcza powinna rozpocząć się między 12 a 15 rokiem życia, aby zapewnić odpowiedni tranzyt do okresu dojrzewania i dorosłości. Terapia ta w większości przypadków powinna być przedłużona, aby zapobiec przedwczesnej chorobie wieńcowej serca i osteoporozie.

W pozostałych warunkach doradztwo i obserwacja medyczna mają zasadnicze znaczenie podczas rozwoju i statusu dorosłych kobiet XO. Ważne jest również doradztwo psychologiczne, ponieważ niedobory fizyczne mogą wpływać na rozwój emocjonalny.

Monosomie w innych organizmach

Monosomie zostały odkryte i zgłoszone po raz pierwszy przez Barbarę McClintock w 1929 roku z jej pracy na kukurydzy. Podobnie jak w przypadku kukurydzy, monosomie w innych roślinach diploidalnych mają większy efekt niż rośliny poliploidalne.

Utrata chromosomu pary w roślinie diploidalnej powoduje zaburzenia równowagi genetycznej, które w konsekwencji zmieniają poziomy enzymatyczne. W ten sposób można wpływać na wszystkie szlaki metaboliczne, w których uczestniczą.

W konsekwencji zmieniają się normalne fenotypy osobnika. Z drugiej strony monosomy są łatwe do badania, ponieważ ich stan hemizygotyczny ułatwia analizę genetyczną mutantów.

Rośliny te są bardzo przydatne w naukach podstawowych, na przykład do badania mejozy i zdarzeń segregacji chromosomów. Zaobserwowano na przykład, że nie wszystkie chromosomy w różnych monosomach zachowują się w ten sam sposób.

Wszystko to będzie zależeć od istnienia homologicznych regionów w chromosomach, które niekoniecznie należą do własnej pary. W nauce stosowanej konkretna roślina monosomiczna jest łatwiejsza do manipulowania niż roślina dysomiczna. Następnie możesz przejść do konwencjonalnych krzyżyków, aby wygenerować nowe odmiany (bez monosomii).

Referencje

  1. Alberts, B., Johnson, A.D., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (wydanie 6). W. W. Norton & Company, Nowy Jork, NY, USA.
  2. Álvarez-Nava, F., Lanes, R. (2018) Epigenetyka w zespole Turnera. Epigenetyka kliniczna, 10. doi: 10.1186 / s13148-018-0477-0
  3. Demaliaj, E., Cerekja, A., Piazze, J. (2012) Rozdział 7: Aneuploidie chromosomów płciowych. W: Storchova, Z. (Red.), Aneuploidy in Health and Disease. InTech, Rijeka, Chorwacja. ISBN: 978-953-51-0608-1.
  4. Nguyen, J.M., Qualmann, K.J., Okashah, R., Reilly, A., Alexeyev, M.F., Campbell, D.J. (2015) Usunięcia 5p: aktualna wiedza i przyszłe kierunki. American Journal of Medical Genetics Część C: Seminars in Medical Genetics, 169: 224-238.
  5. Goodenough, U. W. (1984) Genetics. W. B. Saunders Co. Ltd, Filadelfia, PA, USA.
  6. Griffiths, A.J.F., Wessler, R., Carroll, S.B., Doebley, J. (2015). An Introduction to Genetic Analysis (11 wyd.). Nowy Jork: W. H. Freeman, Nowy Jork, NY, USA.
  7. Yadav, M.C., 1,2 *, Sachan, J.K. S., Sarkar, K.R. (2009) Analiza monosomowa ujawnia zduplikowane segmenty chromosomalne w genomie kukurydzy. Journal of Genetics, 88: 331-335.