ISOCHROMOSOM: DEFINIȚIE, ORIGINE, PATOLOGII ASOCIATE - BIOLOGIE - 2025

Un izochromozom este un cromozom metacentric anormal, care este cauzat de pierderea unuia dintre brațele cromozomului parental și de consecința duplicării brațului care este păstrat.

Există două mecanisme care au fost propuse pentru a explica generarea acestui tip de anomalii genetice. Cel mai acceptat dintre cei doi propune ca izochromozomii să aibă originea în timpul procesului de divizare a celulelor, ca produs al unei divizări transversale a centromerei, mai degrabă decât longitudinal.

Formarea unui Isochromosom. De Miguelferig, de la Wikimedia Commons.

Întrucât, rezultatul constă într-o modificare a informațiilor genetice conținute în cromozomul parental, pot apărea numeroase tulburări genetice. Sindromul Turner, care apare datorită duplicării brațului lung al cromozomului X și pierderii brațului scurt, a fost cel mai studiat dintre aceste tulburări.

În plus, multe tipuri de cancer sunt, de asemenea, asociate cu aceste tipuri de anomalii. Prin urmare, studiul izochromozomilor a devenit un domeniu de cercetare atractiv și important.

Isochromosom: o anomalie structurală cromozomială

Un izochromozom este o anomalie structurală cromozomială care are ca rezultat un cromozom metacentric aberant. Acest lucru este cauzat de pierderea unuia dintre brațele unei cromatide și dublarea ulterioară a brațului nedetectat.

Cu alte cuvinte, pe acest cromozom ambele brațe ale unei cromatide sunt identice morfologic și genetic. Această duplicare are ca rezultat monosomia parțială sau trisomia parțială.

Monosomia este un termen folosit pentru a face referire la faptul că informațiile genetice conținute într-un locus se găsesc într-o singură copie. O situație care este anormală în celulele diploide, unde două copii sunt întotdeauna prezente. Acum, se spune că este parțială atunci când informațiile pierdute se găsesc pe celălalt cromozom al perechii.

Pe de altă parte, trisomia cauzată de acest tip de perturbare structurală este parțială, deoarece informațiile genetice conținute într-un braț sunt prezente în trei exemplare.

Cu toate acestea, două dintre aceste copii sunt aceleași, produs al evenimentului de duplicare al unuia dintre brațe într-unul dintre cromozomii perechii.

Origine

Mecanismele prin care se generează izochromozomi rămân încă elucidate. Cu toate acestea, două explicații făcute până în prezent sunt acceptate.

Primul dintre ei, cel mai acceptat, afirmă că, în timpul diviziunii celulare, centromerul este format printr-o diviziune transversală și nu longitudinală, deoarece apare de obicei în condiții normale. Aceasta duce la pierderea unuia dintre brațele cromozomului parental și la duplicarea ulterioară a brațului care rămâne intact.

Al doilea dintre mecanisme implică detașarea unuia dintre brațe și fuziunea sa consecventă a cromatidelor fiice chiar deasupra centromerei, dând naștere la un cromozom cu doi centromi (cromozom dcentric). La rândul său, unul dintre acești doi centromeri prezintă o pierdere totală a funcționalității, ceea ce face posibilă segregarea cromozomială în timpul diviziunii celulare să se producă normal.

Patologii asociate

Formarea izochromozomilor determină un dezechilibru al cantității de informații genetice deținute de cromozomii parentali. Aceste dezechilibre duc adesea la apariția unor tulburări genetice, care se traduc în patologii specifice.

Printre numeroasele sindroame care au fost asociate cu acest tip de anomalii structurale, găsim sindromul Turner. Această afecțiune este cea mai cunoscută, de fapt este legată de primul raport al unui izochromozom la om. Acesta din urmă provine din formarea unui izochromozom X, în care brațul scurt al cromozomului inițial a fost pierdut și brațul lung a fost duplicat.

Numeroase investigații au arătat că prezența izochromozomilor este declanșatorul dezvoltării a numeroase tipuri de cancer, printre care se evidențiază leucemia mieloidă cronică asociată cu izochromozomul i (17q). Aceste descoperiri fac ca izochromozomii să fie un obiectiv foarte relevant pentru cercetători.

Ce este un cromozom?

În toate celulele vii, ADN-ul este ambalat în structuri extrem de organizate numite cromozomi.

Acest ambalaj în celulele eucariote are loc datorită interacțiunii ADN-ului cu proteinele numite histone, care într-un grup de opt unități (octamer) formează un nucleozom.

Nucleozomul (unitate de bază de organizare a cromatinei) este format dintr-un octamer histonic compus din dimeri de histonă H2A, H2B, H3 și H4. Structura octamerului seamănă cu o bobină de fir prin care se înfășoară molecula mare de ADN.

Înfășurarea moleculei de ADN, printr-un număr mare de nucleozomi legați între ele prin regiuni distanțiere asociate cu un alt tip de histonă (H1) numite linkeri, dă naștere în cele din urmă la cromozomi. Acestea din urmă pot fi văzute la microscop ca și corpuri bine definite în timpul proceselor de diviziune celulară (mitoză și meioză).

Fiecare specie diploidă are un număr bine definit de perechi de cromozomi. Fiecare pereche are dimensiuni și forme distinctive pentru o identificare ușoară.

Structura cromozomilor

Cromozomii au o structură destul de simplă, formată din două brațe paralele (cromatide) care sunt unite prin centromere, o structură dens ADN ambalată.

Centromerele secționează fiecare cromatidă în două brațe, una de lungime scurtă numită „braț P” și una de lungime mai mare numită „braț Q”. În fiecare dintre brațele fiecărei cromatide genele sunt dispuse în locații identice.

Formarea unui Isochromosom. De Miguelferig, de la Wikimedia Commons

Poziția centromerei de-a lungul fiecărei cromatide dă naștere la diferite tipuri structurale de cromozomi:

- Acrocentric: acele în care centromerul ocupă o poziție foarte aproape de unul dintre capete, originând un braț foarte lung față de celălalt.

- Metacentric: în acest tip de cromozomi, centromerul ocupă o locație de mijloc, dând naștere brațelor de lungime egală.

- Submetacentric: acestea sunt, centromerul este doar ușor deplasat de la centru, producând brațe care se diverg în lungime foarte mică.

Anomalii cromozomiale

Fiecare dintre cromozomii care alcătuiesc cariotipul unui individ cuprinde milioane de gene, care codifică un număr interminabil de proteine ​​care îndeplinesc funcții diferite, precum și secvențe regulatoare.

Orice eveniment care introduce variații în structura, numărul sau dimensiunea cromozomilor, poate duce la modificări ale cantității, calității și localizării informațiilor genetice conținute de acestea. Aceste modificări pot duce la condiții catastrofale, atât în ​​dezvoltarea, cât și în funcționarea indivizilor.

Aceste anomalii sunt generate în general în timpul gametogenezei sau în primele etape ale dezvoltării embrionare și, deși sunt de obicei extrem de variate, au fost simplificate în două categorii: anomalii cromozomiale structurale și anomalii cromozomiale numerice.

Primele implică variații ale numărului standard de cromozomi, adică fac aluzie la pierderea sau câștigul cromozomilor, în timp ce ultimele se referă la pierderea, duplicarea sau inversarea unei părți a cromozomului

Referințe

1. Alberts B, Johnson AD, Lewis J, Morgan D, Raff M, Roberts K, Walter P. (2014) Molecular Biology of the Cell (ediția a 6-a). WW Norton & Company, New York, NY, SUA.
2. Annunziato A. Ambalare ADN: Nucleozomi și cromatină. Educația naturii. 2008; 01:26.
3. Caspersson T, Lindsten J, Zech L. Natura aberațiilor cromozomiale X structurale în sindromul Turner, astfel cum a fost dezvăluită de analiza fluorescenței cu mustar quinacrin. Hereditas. 1970; 66: 287-292.
4. de la Chapelle A. Cum apare izochromozomul uman? Citogenetul de cancer. 1982; 5: 173-179.
5. Fraccaro M, Ikkos D, Lindsten J, Luft R, Kaijser K. Un nou tip de anomalii cromozomiale în disgeneza gonadală. Lancet. 1960; 2: 1144.
6. Primul workshop internațional despre cromozomii în leucemie. Cromozomi în leucemia granulocitică cronică Phi-pozitivă. Br J Haematol. 1978; 39: 305-309.
7. Mitelman F, Levan G. Gruparea aberațiilor la cromozomii specifici din neoplasmele umane. Hereditas. 1978; 89: 207-232.
8. Simpson JL. Tulburări ale diferențierii sexuale. 1970. Academic Press, New York, San Francisco, Londra.
9. Vinuesa M, Slavutsky I, Larripa I. Prezența izochromozomilor în bolile hematologice. Citogenetul de cancer. 1987; 25: 47-54.