Aneuploidy: årsaker, typer og eksempler

Aneuploidy er tilstanden til cellene hvor de har en eller flere kromosomer i overskudd eller mangler, forskjellig fra haploid, diploid eller polyploid nummer av cellene som utgjør en organisme av en bestemt art.

I en aneuploid celle tilhører antall kromosomer ikke et perfekt multiplum av haploidsettet, siden de har mistet eller oppnådd kromosomer. Vanligvis tilsvarer tilsetningen eller tapet av kromosomer et enkelt kromosom, eller et merkelig antall kromosomer, selv om det noen ganger kan være to involverte kromosomer.

Aneuploidier tilhører numeriske kromosomale forandringer, og er enklest å identifisere cytologisk. Denne kromosomale ubalansen er lite støttet av dyr, er hyppigere og mindre skadelig hos plantearter. Mange medfødte misdannelser hos mennesker er forårsaket av aneuploidi.

årsaker

Tapet eller gevinsten av en eller flere kromosomer i cellene til et individ skyldes vanligvis translokasjonstap eller prosessen med ikke-disjeksjon under meiose eller mitose. Som følge av dette endres gendosen av individene, noe som igjen medfører alvorlige fenotypiske defekter.

Endringer i antall kromosomer kan oppstå under første eller andre deling av meiosis, eller begge samtidig. De kan også oppstå under mitotisk deling.

Disse feilene i divisjonen utføres i meiosis I eller meiosis II, under spermatogenese og oogenese, som også forekommer i mitose i de tidlige divisjonene i zygoten.

I aneuploidier opptrer ikke-disjeksjon når en av kromosomene med deres homologe par passerer til samme cellestang eller legges til samme gamete. Dette oppstår trolig på grunn av for tidlig deling av sentromere i løpet av den første meiotiske delingen i morsmoriosi.

Når en gamete med et ekstra kromosom binder seg til en vanlig gamete, blir trisomier (2n + 1) produsert. På den annen side, når en gamete er forbundet med et savnet kromosom og en normal, produseres monosomier (2n-1).

typen

Aneuploidier forekommer ofte hos diploide individer. Disse endringene i antall kromosomer har stor klinisk relevans i humane arter. De inkluderer forskjellige typer som nulisomier, monosomier, trisomier og tetrasomier.

nullisomy

I cellene med nulisomi blir begge medlemmer av et homologt par kromosomer tapt, representert som 2n-2 (n er det haploide antall kromosomer). I mennesker, for eksempel med 23 par homologe kromosomer (n = 23), dvs. 46 kromosomer, vil tapet av et homologt par resultere i 44 kromosomer (22 par).

En nulisom individ er også beskrevet som en manglende et par homologe kromosomer i sitt somatiske komplement.

monosomi

Monosomi er sletting av et enkelt kromosom (2n-1) i det homologe paret. I et menneske med monosomi ville cellen bare ha 45 kromosomer (2n = 45). Innenfor monosomien finner vi monoisosomi og monotelosomi.

I monoisosomale celler er kromosomet tilstede uten dets homologe par et isokromosom. Monotelosomale eller monototentriske celler har et telokentrisk kromosom uten sitt homologe par.

trisomi

I trisomiene forekommer utseendet eller tilsetningen av et kromosom i noen homologe par, det vil si at det er tre homologe kopier av det samme kromosomet. Den er representert som 2n + 1. Hos mennesker med trisomceller er det funnet 47 kromosomer.

Noen svært studerte forhold, som Downs syndrom, oppstår som et resultat av tromomi av kromosom 21.

Konstitusjonen av det ekstra kromosomet gjør det mulig å klassifisere trisomi i:

• Primær trisomi: Når det ekstra kromosomet er fullført.
• Sekundær trisomi: Det ekstra kromosomet er et isokromosom.
• Tertiær trisomi: I dette tilfellet tilhører det gjenværende kromosoms armer to forskjellige kromosomer av det normale komplementet.

tetrasomy

Tetrasomi oppstår når det er tilsetning av et komplett par homologe kromosomer. Hos mennesker, tetrasomy resulterer i individer med 48 kromosomer. Den er representert som 2n + 2. Paret ekstra kromosomer er alltid et homologt par, det vil si at det vil være fire homologe kopier av et bestemt kromosom.

I samme individ kan mer enn en aneuploidmutasjon produseres, noe som resulterer i dobbelt trisom (2n + 1 + 1), dobbelt monosomisk, null tetrasomal, etc. individer. Sextuple-monosomiske organismer er blitt eksperimentelt oppnådd, som det gjelder hvit hvete ( Triticum aestivum ).

eksempler

Cellelinjene dannet etter en prosess med ikke-disjeksjon av kromosomene er vanligvis uigennyttige. Dette skyldes at mange av disse cellene er igjen uten genetisk informasjon som forhindrer dem i å multiplisere og forsvinne.

På den annen side er aneuploidi en viktig mekanisme for intraspesifikk variasjon. I stramoniumplanten ( Datura stramonium ) er et haploid komplement av 12 kromosomer, slik at 12 forskjellige trisomaler er mulige. Hvert trisomisk innebærer et annet kromosom, som hver presenterer en unik fenotype.

I noen planter av Clarkia- slekten virker trisomi også som en viktig kilde til intraspesifikk variabilitet.

Aneuploidy hos mennesker

Hos mennesker produseres omtrent halvparten av spontane aborter i første trimester av graviditet ved en numerisk eller strukturell forandring av kromosomene.

De autosomale monosomiene er for eksempel ikke levedyktige. Mange trisomier som kromosom 16 blir ofte avbrutt, og i monosomien til X-kromosomet eller Turners syndrom er cellene levedyktige, men X0-zygotene blir for tidlig avbrutt.

Aneuploidy av sexkromosomene

De vanligste tilfellene av aneuploidier hos mennesker er relatert til sexkromosomene. Endringer i antall kromosomer tolereres på en bedre måte enn endringene i autosomale kromosomer.

Aneuploidy påvirker antall kopier av et gen, men ikke dets nukleotidsekvens. Ved å endre dosen av noen gener, endres konsentrasjonene av genprodukter i sin tur. I tilfelle av sexkromosomene er det et unntak fra dette forholdet mellom antall gener og produsert protein.

I noen pattedyr (mus og mennesker) forekommer inaktivering av X-kromosomet, noe som gjør det mulig at hos kvinner og menn er det samme funksjonsdose av gene knyttet til nevnte kromosom.

På denne måten blir ytterligere X kromosomer inaktivert i disse organismer, noe som gjør det mulig at aneuploidien i disse kromosomene er mindre skadelig.

Noen sykdommer som Turners syndrom og Klinefelter syndrom er forårsaket av aneuploidier i kjønnskromosomene.

Klinefelter syndrom

Personer med denne tilstanden er fenotypisk hann, med noen liknende egenskaper. Tilstedeværelsen av et ekstra X-kromosom hos mannlige individer er årsaken til denne sykdommen, idet individer har 47 kromosomer (XXY).

I tilfeller av alvorlighetsgrad av denne tilstanden, presenterer menn svært skarpe stemmer, lange ben, liten utvikling av kroppshår og hofter og kvinnelige brystene veldig merket. I tillegg er de sterile og kan ha liten mental utvikling. I mildere tilfeller er det en mannlig fenotype og normal kognitiv utvikling.

Klinefelter syndrom forekommer hos omtrent en av hver 800 fødsel av levende mannlige personer.

Turners syndrom

Turners syndrom skyldes delvis eller totalt tap av et X-kromosom og forekommer hos kvinner. Denne kromosomale endringen skjer under gametogenese ved en ikke-dissociativ postzygotisk prosess.

Ulike endringer av karyotypen produserer forskjellige fenotyper i Turners syndrom. Når materialet går tapt fra den lange armen til en av X-kromosomene (terminal eller interstitial), oppstår primære eller sekundære ovariefeil og små størrelser hos pasienter med denne tilstanden. Det er også vanlig forekomsten av lymfemas og gonadal dysgenese.

Fenotypen av kvinner med denne sykdommen er vanligvis normal, med unntak av kort statur. Diagnosen av dette syndromet avhenger derfor av studien og tilstedeværelsen av den cytogenetiske endringen.

Denne sykdommen oppstår i omtrent en av hver 3000 nyfødte av det kvinnelige kjønn, som har en høyere frekvens av spontane aborter, det vil si at ikke mer enn 5% av embryoene som dannes med denne endringen, klarer å utvikle seg fullt ut til de når sikt.

Autosomal aneuploidy

Personer født med aneuploidier i autosomale kromosomer er sjeldne. I de fleste tilfeller hvor denne typen mutasjon oppstår, oppstår spontane aborter, med unntak av aneuploidier av små autosomer som tromomi av kromosom 21.

Det antas at, siden det ikke finnes kompensasjonsmekanismer for genetiske doser i autosomale kromosomer, blir endringer i deres sammensetning mye mindre tolerert av organismer.

Down syndrom

Den lille størrelsen på kromosomer 21, tillater tilstedeværelse av flere kopier av gener, som er mindre skadelige enn i større kromosomer. Disse kromosomene har færre gener enn noen annen autosom.

Downs syndrom er den vanligste autosomale aneuploidien hos mennesker. I USA har omtrent en av hver 700 fødsel denne tilstanden.

Det er anslått at 95% av tilfellene skyldes ikke-disjeksjon, noe som forårsaker fri trisomi 21. De resterende 5% produseres ved translokasjon, ofte mellom kromosomer 21 og 14. Utbredelsen av denne tilstanden avhenger i stor grad av mors alder ved unnfangelse.

Det har blitt fastslått at mellom 85 og 90% av tilfellene er tilstedeværelsen av fri trisomi 21 forbundet med mors meiotiske endringer. Individer som presenterer denne tilstanden, er preget av å være hypotoniske, hypereksensible og hyporeflekterende.

I tillegg har de en moderat liten hodeskalle, med flat nakke og gjer, nese og små ører og en munn med vinkler nedover, små og med hyppig fremspring av tungen.