معلومة

2.5: تعدد الصبغيات ينشأ من التغيرات في مجموعات كاملة من الكروموسومات - علم الأحياء

2.5: تعدد الصبغيات ينشأ من التغيرات في مجموعات كاملة من الكروموسومات - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

إذا عدت إلى الشكل ( PageIndex {15} ) ، يمكنك أن ترى أن البشر ، مثل معظم الحيوانات ومعظم الكائنات الحية ذات النماذج الجينية حقيقية النواة ، لديهم نسختان من كل جسمية. هذا الوضع يسمى ثنائي الصيغة الصبغية. في المقابل ، فإن العديد من الأنواع النباتية وحتى عدد قليل من الأنواع الحيوانية متعدد الصيغ الصبغيات. هذا يعني أن لديهم أكثر من مجموعتين من الكروموسومات ، وبالتالي لديهم أكثر من متماثلين لكل كروموسوم في كل خلية.

عندما يتغير المحتوى النووي بواسطة مجموعة كروموسوم كاملة ، فإننا نسميها تغييرًا في ploidy. الأمشاج أحادية العدد (1 ن) ، وبالتالي فإن معظم الحيوانات ثنائية الصبغة (2 ن) ، تتشكل من اندماج اثنين من الأمشاج أحادية العدد. ومع ذلك ، يمكن أن توجد بعض الأنواع مثل أحادي الصيغة الصبغية (1x) ، أو ثلاثي الصيغة الصبغية (3x) ، أو رباعي الصيغة الصبغية (4x) ، أو خماسي الصيغة الصبغية (5x) ، أو سداسي الصيغة الصبغية (6x) ، أو أعلى.

تدوين ploidy

عند وصف polyploids ، نستخدم الحرف "x"(وليس" n ") لتحديد مستوى ploidy. أ ديploid هو 2x ، لأن هناك مجموعتين أساسيتين من الكروموسومات ، و a تتراploid هو 4x ، لأنه يحتوي على أربع مجموعات كروموسوم. من أجل الوضوح عند مناقشة polyploids ، غالبًا ما يقوم علماء الوراثة بدمج تدوين "x" مع رمز "n" المحدد مسبقًا في هذا الفصل. وبالتالي ، بالنسبة لكل من الصبغيات الثنائية الصبغية والمتعددة الصبغيات ، فإن "n" هو عدد الكروموسومات في الأمشاج ، و "2n" هو عدد الكروموسومات بعد الإخصاب. بالنسبة إلى ثنائي الصيغة الصبغية ، فإن n = x ، و 2n = 2x. لكن بالنسبة لرباعي الصيغة الصبغية ، n = 2x ، و 2n = 4x ولسداسي الصيغة الصبغية ، n = 3x ، و 2n = 6x.

ذكر النحل أحادي الصبغية

أحادي، مع مجموعة واحدة فقط ، عادة ما تكون غير قابلة للامتصاص في معظم الأنواع ، ومع ذلك ، في العديد من أنواع غشاء البكارة (النحل ، الدبابير ، النمل) الذكور أحادية الصبغة وتنمو من بيض غير مخصب. هؤلاء الذكور لا يخضعون للانقسام الاختزالي من أجل الأمشاج. ينتج الانقسام الحيوانات المنوية. الإناث هي ثنائية الصبغة (من البيض المخصب) وتنتج البيض عبر الانقسام الاختزالي. هذا هو أساس نظام تحديد الجنس أحادي الصيغة الصبغية (وليس نظام الكروموسوم X / Y). تكون إناث النحل ثنائية الصبغة (2 ن = 32) وتتشكل عندما يتم تخصيب البويضة (ن = 16) بواسطة حيوان منوي (ن = 16). إذا لم يتم تخصيب البويضة ، فلا يزال من الممكن أن تتطور والنتيجة هي n = 16 ذكورًا بدون طيار. يتم وصف الذكور على أنهم أحادي العدد (لأن لديهم نفس عدد الكروموسومات مثل الأمشاج) أو أحادي الصبغة (لأن لديهم مجموعة كروموسوم واحدة فقط). تنتج الإناث البيض عن طريق الانقسام الاختزالي بينما ينتج الذكور الحيوانات المنوية عن طريق الانقسام. ينتج هذا الشكل من تحديد الجنس عددًا أكبر من الإناث - العاملات ، اللائي يقمن بالعمل (الشكل 2-18) أكثر من الذكور ، الذين يحتاجون فقط للتكاثر.

الشكل ( PageIndex {18} ):عاملة عسل نحل أوروبي وهي أنثى وثنائية الصيغة الصبغية. ذكور الطائرات بدون طيار أحادية العدد (Wikipedia-J. Severns-PD)

يمكن أن تكون Polyploids مستقرة أو معقمة

مثل ثنائي الصبغيات (2n = 2x) ، تحتوي polyploids المستقرة عمومًا عددًا زوجيًا من نسخ كل كروموسوم: tetraploid (2n = 4x) ، hexaploid (2n = 6x) ، وهكذا. السبب في ذلك واضح من النظر في الانقسام الاختزالي. تذكر أن الغرض من الانقسام الاختزالي هو تقليل مجموع المادة الوراثية بمقدار النصف ، يمكن للانقسام الاختزالي أن يقسم بالتساوي عددًا زوجيًا من مجموعات الكروموسوم ، ولكن ليس عددًا فرديًا. وبالتالي ، فإن polyploids مع عدد فردي من الكروموسومات (مثل ثلاثي الصبغيات ، 2n = 3x) تميل إلى أن تكون معقم، حتى لو كانوا يتمتعون بصحة جيدة.

آلية الانقسام الاختزالي في polyploids المستقرة هي نفسها في الأساس كما هو الحال في ثنائية الصبغيات: خلال الطور الأول ، تتزاوج الكروموسومات المتجانسة مع بعضها البعض. اعتمادًا على الأنواع ، قد يتم محاذاة جميع المتجانسات معًا في الطور الاستباقي ، أو في أزواج منفصلة متعددة. على سبيل المثال ، في رباعي الصيغة الصبغية ، قد تتشكل بعض الأنواع رباعي التكافؤ حيث يتم محاذاة المتماثلات الأربعة من كل كروموسوم معًا ، أو بدلاً من ذلك ، قد يشكل زوجان من المتجانسات ثنائي التكافؤ. لاحظ أنه نظرًا لأن هذا الانقسام لا ينطوي على أي إقران للكروموسومات المتجانسة ، فإن الانقسام يكون فعالًا بنفس القدر في ثنائي الصبغيات ، متعدد الصيغ الصبغيات الزوجية ، متعدد الصيغ الصبغيات الفردية.

العديد من نباتات المحاصيل هي سداسي الصيغة الصبغية أو الأخطبوطية

تميل النباتات متعددة الصيغ الصبغية إلى أن تكون أكبر وأكثر صحة من نظيراتها ثنائية الصبغيات. تأتي الفراولة التي تباع في محلات البقالة من الأخطبوط (8x) سلالات وهي أكبر بكثير من الفراولة المكونة من سلالات ثنائية الصبغيات البرية. مثال على ذلك قمح الخبز وهو أ سداسي الصيغة الصبغية (6x) سلالة. هذا النوع مشتق من مزيج من ثلاثة أنواع أخرى من القمح ، T. monococcum (مجموعات الكروموسوم = AA) ، T. سيرسي (BB) و T. tauschii (DD). تحتوي كل مجموعة من مجموعات الكروموسومات هذه على 7 كروموسومات ، لذا فإن الأنواع ثنائية الصبغيات هي 2n = 2x = 14 وقمح الخبز 2n = 6x = 42 ويحتوي على مجموعات الكروموسوم AABBDD. قمح الخبز قابل للحياة لأن كل كروموسوم يتصرف بشكل مستقل أثناء الانقسام الفتيلي. تعتبر الأنواع أيضًا خصبة لأنه خلال الانقسام الاختزالي ، تتزاوج الكروموسومات A مع الكروموسومات A الأخرى ، وهكذا. وهكذا ، حتى في متعدد الصيغ الصبغية ، يمكن للكروموسومات المتجانسة أن تفصل بالتساوي ويمكن الحفاظ على توازن الجينات.

الموز والبطيخ والنباتات الأخرى الخالية من البذور ثلاثية الصيغة الصبغية

الموز الموجود في محلات البقالة هو صنف بدون بذور يسمى كافنديش. هم ثلاثي الصيغة الصبغية متنوعة (مجموعات الكروموسوم = AAA) من الأنواع ثنائية الصبغيات عادة تسمى موسى المؤنف (AA). نباتات كافنديش قابلة للحياة لأن الانقسام الفتيلي يمكن أن يحدث. ومع ذلك فهي عقيمة لأن الكروموسومات لا يمكن أن تتزاوج بشكل صحيح أثناء الانقسام الاختزالي 1. أثناء الطور الأول هناك ثلاث نسخ من كل كروموسوم تحاول "الاقتران" مع بعضها البعض. نظرًا لفشل الفصل الصحيح للكروموسوم في الانقسام الاختزالي ، لا يمكن صنع البذور والنتيجة هي فاكهة يسهل تناولها نظرًا لعدم وجود بذور لبصقها. البطيخ الخالي من البذور (الشكل ( PageIndex {19} )) له تفسير مماثل.

الشكل ( PageIndex {19} ): البطيخ الخالي من البذور ثلاثي الصبغيات ، مع وجود البذور البيضاء المجهضة داخل اللحم (Flickr-Darwin Bell-CC: AN)

إذا لم تستطع الكائنات ثلاثية الصيغ الصبغية صنع البذور ، فكيف نحصل على عدد كافٍ من الأفراد ثلاثية الصيغ الصبغية للزراعة؟ تعتمد الإجابة على الأنواع النباتية المعنية. في بعض الحالات ، مثل الموز ، يمكن التكاثر اللاجنسي ؛ يمكن ببساطة زراعة ذرية جديدة من قصاصات من نبات ثلاثي الصبغيات. من ناحية أخرى ، يتم إنتاج بذور البطيخ الخالي من البذور عن طريق الاتصال الجنسي: يتم عبور نبات البطيخ رباعي الصبغيات مع نبات البطيخ ثنائي الصيغة الصبغية. كل من رباعي الصيغة الصبغية وثنائي الصبغيات خصب تمامًا ، وينتج الأمشاج بمجموعتين (1 ن = 2 س) أو مجموعة واحدة (1 ن = 1 س) من الكروموسومات ، على التوالي. تندمج هذه الأمشاج لإنتاج زيجوت (2n = 3x) قادر على التطور بشكل طبيعي إلى نبات بالغ من خلال جولات متعددة من الانقسام ، لكنه غير قادر على منافسة الانقسام الاختزالي الطبيعي أو إنتاج البذور.

متعدد الصيغ الصبغية غالبًا ما يكون حجمها أكبر من أقاربها ثنائية الصيغة الصبغية (الشكل ( PageIndex {20} )). تُستخدم هذه الميزة على نطاق واسع في نباتات الطعام. على سبيل المثال ، معظم الفراولة التي تتناولها ليست ثنائية الصيغة الصبغية ، لكنها أخطبوطية (8x).

تعدد الصبغيات في الحيوانات أمر نادر الحدوث ، ويقتصر أساسًا على الأشكال الدنيا ، والتي غالبًا ما تتكاثر عن طريق التوالد العذري.

الائتمان: www.jamesandthegiantcorn.com/wp-content/uploads/2009/11/strawberries2.jpg


تعدد الصبغيات

الكائنات متعددة الصيغ الصبغية هي حقيقيات النوى التي تحتوي على أكثر من مجموعتين كاملتين من الكروموسومات (واحدة من كل والد أو سلف) في الخلايا الجسدية والخلايا الجرثومية للحيوانات والفطريات والنباتات. تعدد الصبغيات للخلايا الفردية أو أنواع الخلايا (endopolyploidy) ، الناشئة عن تكرار الكروموسوم دون انقسام الخلية ، تشارك في التطور الطبيعي (على سبيل المثال ، الخلايا الإفرازية) أو غير الطبيعي (على سبيل المثال ، العديد من السرطانات) للكائنات. تعد تعدد الصيغ الصبغية أو "تكرار الجينوم الكامل" سمة مهمة لتطور الجينوم وانتواعه ، ومعظم سلالات النباتات والحيوانات تتضمن جولات من هذه الازدواجية في تاريخها التطوري. العديد من أنواع النباتات ، على وجه الخصوص ، لها ازدواجية في الجينوم الكامل القديم وأحداث تعدد الصبغيات الحديثة في أسلافها. تم العثور على الأفراد متعدد الصيغ الصبغية في بعض الأحيان في جميع مجموعات الكائنات حقيقية النواة نتيجة للانقسام الاختزالي غير الصحيح أو الإخصاب أو الانقسام الخلوي ، على الرغم من أن معظم الأشكال المتعددة الصبغيات الحيوانية التي تحدث بشكل عفوي تكون غير قابلة. يمكن إنشاء Polyploids تجريبيًا عن طريق المعالجة بمواد كيميائية مثل الكولشيسين أو عن طريق اندماج نوى ثنائية الصبغيات. العديد من تعدد الصبغيات ، خاصة بين النباتات ، تتطور بشكل طبيعي ، واعتمادًا على طبيعة تعدد الصبغيات قد تكون معقمة ، أو تخضع للانقسام الاختزالي الذي لا يمكن تمييزه عن ثنائي الصبغيات العادية التي تعطي الأمشاج القابلة للحياة.


الآليات الخلوية والجزيئية التي تتحكم في Ploidy

رومان دوني. شانتال ديسدويت ، في الوحدة المرجعية في علوم الحياة ، 2018

الملخص

يشير تعدد الصبغيات إلى حالة تكتسب فيها خلية أو كائن ثنائي الصبغيات مجموعات إضافية من الكروموسومات. على الرغم من أن تعدد الصبغيات أقل شيوعًا في الثدييات منه في النباتات ، إلا أن الخلايا متعددة الصبغيات تتولد في أنسجة مختلفة. يلعب تعدد الصبغيات دورًا أساسيًا أثناء التطور الطبيعي ويمكن أن يساهم أيضًا في الإصابة بأمراض الإنسان. يمكن أن تظهر الخلايا متعددة الصيغ الصبغية بعد دورة خلوية فاشلة (التكاثر الداخلي ، فشل الحركة الخلوية ، الانزلاق الانقسام الخيطي) أو بعد اندماج الخلية الخلوية. تستأنف هذه المراجعة تنظيم دورة الخلية ونقاط التفتيش الخاصة بها ، وتعطي لمحة عامة عن الآليات التي تنتج الخلايا متعددة الصبغيات على المستويين الخلوي والجزيئي.


خيارات الوصول

احصل على الوصول الكامل إلى دفتر اليومية لمدة عام واحد

جميع الأسعار أسعار صافي.
سيتم إضافة ضريبة القيمة المضافة في وقت لاحق عند الخروج.
سيتم الانتهاء من حساب الضريبة أثناء الخروج.

احصل على وصول محدود أو كامل للمقالات على ReadCube.

جميع الأسعار أسعار صافي.


تحمل Polyploids

Polyploids شائعة. هناك عدد قليل جدًا من الآليات التي يمكن أن تؤدي على الفور إلى الانتواع ، وتعدد الصبغيات هو أحدها. أصبح الانتواع عن طريق تعدد الصبغيات موضوعًا شائعًا في المجتمع العلمي. لسبب ما تتسامح مع بعض المجموعات ، يسعى البعض إلى مواصلة العمل بينما يعارض البعض الآخر بشكل صارم تعدد الصبغيات. أحداث تعدد الصبغيات الأخيرة غير معروفة تقريبًا في مجموعات مثل الفقاريات ولكنها تحظى بشعبية كبيرة في مجموعات النباتات مثل كاسيات البذور. في الفقاريات العليا مثل البشر ، يتم اختيار polyploids بشدة ضدها. في الواقع ، يُعتقد أن 10 ٪ من الإجهاض التلقائي في البشر ناتج عن تعدد الصبغيات في البيئات الملقحة. في العقد ، على الأقل ، 50٪ من كاسيات البذور عبارة عن أشباه متعددة الصبغات.

وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن العائلات شديدة التنوع تحتوي أيضًا على أعداد كبيرة جدًا من polyploids.


شكر وتقدير

Y.V.d.P. و K.M. نعترف بشراكة البحوث متعددة التخصصات "المعلوماتية الحيوية: من النيوكليوتيدات إلى الشبكات" (رقم 01MR0310W) في جامعة غينت ، بلجيكا. Y.V.d.P. يقر التمويل من البرنامج الإطاري السابع للاتحاد الأوروبي (FP7 / 2007-2013) بموجب اتفاقية المنحة المتقدمة لمجلس البحوث الأوروبي 322739 -DOUBLEUP. كم. يقر بالدعم المقدم من Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek - Flanders (FWO15 / PRJ / 396). نتوجه بشكر خاص إلى R. Lohaus لإجراء مناقشات مفيدة وإلى P. Novikova على تقديم الشكل 3. Y.V.d.P.، E.M. and K.M. كما أشكر جامعة بريتوريا ، جنوب أفريقيا ، على الدعم العام. يعتذر المؤلفون للعديد من الباحثين الذين تم التغاضي عن عملهم أو تعذر تضمينه بسبب ضيق المساحة. أخيرًا ، يشكر المؤلفون المراجعين الأربعة المجهولين على تعليقاتهم واقتراحاتهم ، والتي ساعدت بشكل كبير في تحسين هذه المراجعة.


4 إجابات 4

سؤال رائع ، والذي كان هناك الكثير من التكهنات حوله تاريخيًا ، وهناك حاليًا الكثير من المعلومات الخاطئة. سأتناول أولاً الإجابتين اللتين قدمهما مستخدمون آخرون ، وكلاهما غير صحيح ولكن تم اقتراحهما تاريخيًا من قبل العلماء. ثم سأحاول شرح الفهم الحالي (وهو ليس بسيطًا أو كاملًا). إجابتي مستمدة مباشرة من الأدبيات ، وعلى وجه الخصوص من Mable (2004) ، والتي بدورها جزء من العدد الخاص لعام 2004 من مجلة Biological Journal of the Linnean Society التي تتناول هذا الموضوع.

الجواب "الجنس".

في عام 1925 ، تناول HJ Muller هذا السؤال في ورقة بحثية شهيرة ، "لماذا تعد تعدد الصبغيات أكثر ندرة في الحيوانات منها في النباتات" (مولر ، 1925). وصف مولر بإيجاز ظاهرة تعدد الصبغيات التي لوحظت بشكل متكرر في النباتات ، ولكن نادرًا في الحيوانات. قال إن التفسير بسيط (وهو مقارب لما ورد في إجابة ماثيو بيزياك):

عادة ما يكون للحيوانات جنسان يتم تمييزهما عن طريق عملية تتضمن آلية ثنائية الصبغيات من الفصل والتوليف بينما النباتات - على الأقل النباتات الأعلى - عادة ما تكون خنثى.

ثم أوضح مولر ثلاثة تفسيرات للآلية:

  1. لقد افترض أن ثلاثية الصبغيات كانت عادة الخطوة الوسيطة في ازدواج الكروموسوم. هذا من شأنه أن يسبب مشاكل ، لأنه إذا تم تحديد جنس معظم الحيوانات من خلال نسب الكروموسومات (كما في ذبابة الفاكهة) ، فإن تعدد الصبغيات سيؤدي إلى العقم.
  2. في الحالات النادرة التي يتم فيها إنشاء رباعي الصبغيات عن طريق الخطأ ، يجب أن يتكاثر مع ثنائي الصبغيات ، وهذا من شأنه أن يؤدي إلى ثلاثي الصبغيات (يفترض أنه عقيم).
  3. إذا ، عن طريق الصدفة ، نشأ اثنان من رباعي الصبغيات ويتزاوجان ، فسيكونان في وضع غير مؤات لأنه ، كما قال ، سيتم تخصيص كروموسومات جنسية بشكل عشوائي وهذا سيؤدي إلى نسبة أعلى من النسل غير القابل للحياة ، وبالتالي الخط متعدد الصيغ الصبغية سوف يتفوق عليها ثنائي الصيغة الصبغية.

لسوء الحظ ، في حين أن النقطتين الأوليين حقائق صحيحة حول polyploids ، فإن النقطة الثالثة غير صحيحة. عيب رئيسي في تفسير مولر هو أنه ينطبق فقط على الحيوانات التي لديها تحديد جنس قائم على نسبة الكروموسومات ، والذي اكتشفناه منذ ذلك الحين أنه في الواقع عدد قليل نسبيًا من الحيوانات. في عام 1925 ، كانت هناك دراسة منهجية قليلة نسبيًا للحياة ، لذلك لم نكن نعرف حقًا نسبة الأصناف النباتية أو الحيوانية التي أظهرت تعدد الصبغيات. لا توضح إجابة مولر سبب معظم الحيوانات ، على سبيل المثال. أولئك الذين لديهم تحديد جنس مهيمن على Y ، يظهرون تعدد الصبغيات نسبيًا. دليل آخر يدحض إجابة مولر هو أنه ، في الواقع ، تعدد الصبغيات شائع جدًا بين النباتات ثنائية المسكن (تلك التي تحتوي على نباتات منفصلة للذكور والإناث مثل Westergaard ، 1958) ، بينما تتنبأ نظرية مولر بأن الانتشار في هذه المجموعة يجب أن يكون منخفضًا كما هو الحال في الحيوانات .

الجواب "التعقيد".

هناك إجابة أخرى لها بعض النفوذ التاريخي وهي الإجابة التي قدمها دانيال ستاندج في إجابته ، والتي قدمها العديد من العلماء على مر السنين (على سبيل المثال Stebbins ، 1950). تنص هذه الإجابة على أن الحيوانات أكثر تعقيدًا من النباتات ، لذا فهي معقدة للغاية بحيث أن آليتها الجزيئية أكثر توازناً بشكل كبير وتضطرب بسبب وجود نسخ متعددة من الجينوم.

تم رفض هذه الإجابة بشكل سليم (على سبيل المثال من قبل Orr ، 1990) على أساس حقيقتين أساسيتين. أولاً ، في حين أن تعدد الصبغيات أمر غير معتاد في الحيوانات ، إلا أنه يحدث. غالبًا ما تظهر الحيوانات المختلفة ذات الأنماط الخنوثة أو التوالد العذري التكاثر تعدد الصبغيات. هناك أيضًا أمثلة على تعدد الصبغيات الثديية (على سبيل المثال Gallardo et al. ، 2004). بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إحداث تعدد الصبغيات بشكل مصطنع في مجموعة واسعة من الأنواع الحيوانية ، دون أي آثار ضارة (في الواقع ، غالبًا ما تسبب شيئًا يشبه النشاط الهجين جاكسون ، 1976).

تجدر الإشارة هنا أيضًا إلى أنه منذ الستينيات من القرن الماضي ، اقترح Susumo Ohno (على سبيل المثال Ohno et al. 1968 Ohno 1970 Ohno 1999) أن تطور الفقاريات تضمن العديد من أحداث تكرار الجينوم الكامل (بالإضافة إلى تكرار أصغر). يوجد الآن دليل مهم يدعم هذه الفكرة ، التي تمت مراجعتها في Furlong & amp Holland (2004). إذا كان هذا صحيحًا ، فإنه يسلط الضوء أيضًا على أن كون الحيوانات أكثر تعقيدًا (في حد ذاته افتراض كبير ، وفي رأيي خاطئ) لا يمنع تعدد الصبغيات.

التوليف الحديث.

وهكذا حتى يومنا هذا. كما تمت مراجعته في Mable (2004) ، يُعتقد الآن أن:

  • تعد تعدد الصبغيات آلية تطورية مهمة كانت وربما تكون مسؤولة عن قدر كبير من التنوع البيولوجي.
  • ينشأ تعدد الصبغيات بسهولة في كل من الحيوانات والنباتات ، لكن استراتيجيات التكاثر قد تمنعه ​​من التكاثر في ظروف معينة ، بدلاً من أي انخفاض في اللياقة ناتج عن تكرار الجينوم.
  • قد يكون تعدد الصيغ الصبغية أكثر انتشارًا في الحيوانات مما كان متوقعًا في السابق ، وينشأ عدم التوازن في البيانات من حقيقة أن علم الوراثة الخلوية (أي تعداد الكروموسومات) لأعداد كبيرة من العينات البرية هو ممارسة شائعة جدًا في علم النبات ، وغير شائعة جدًا في علم الحيوان.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك الآن العديد من العوامل الجديدة المشتبه بها المتورطة في ploidy والتي يتم التحقيق فيها حاليًا:


2.5: تعدد الصبغيات ينشأ من التغيرات في مجموعات كاملة من الكروموسومات - علم الأحياء

مقال مراجعة - مجلة علم المناعة للسرطان (2020) المجلد 2 ، العدد 4

الاستراتيجيات الناشئة لمهاجمة الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات

Jing Zhang 1، Shenqiu Zhang 1، Qiong Shi 1، Dun Yang 1، 2، Thaddeus D. Allen 1 *

1 Anticancer Bioscience، Ltd. ، ومعهد جي مايكل بيشوب لأبحاث السرطان ، تشنغدو ، الصين 640000

2 جامعة تشنغدو للطب الصيني التقليدي ، 1166 شارع ليوتاي ، منطقة وينجيانغ ، تشنغدو ، الصين 611137

* المؤلف المراسل: ثاديوس د
بريد الالكتروني:[email protected]

تاريخ الحصول عليه: 23 أكتوبر 2020 التاريخ المقبول: 12 نوفمبر 2020

الاقتباس: تشانغ J ، تشانغ S ، شي Q ، يانغ D ، ألن TD. الاستراتيجيات الناشئة لمهاجمة الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات. ياء السرطان إمونول. 2020 2 (4): 199-206.

حقوق النشر: ونسخ 2020 Zhang J، et al. هذا مقال مفتوح الوصول يتم توزيعه بموجب شروط ترخيص Creative Commons Attribution License ، والذي يسمح بالاستخدام غير المقيد والتوزيع والاستنساخ بأي وسيلة ، بشرط ذكر المؤلف الأصلي والمصدر.

الملخص

يمكن أن تنشأ الخلايا السرطانية متعددة الصيغ الصبغية من جديد في الأورام أو يمكن أن تحدث عن طريق العلاجات التي تزيد عن غير قصد من معدل فشل الحركة الخلوية. تنذر هذه الخلايا بنتائج سيئة في العديد من السرطانات لأن الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات يمكن أن تخضع لانقسامات خلوية مختزلة للخطأ لتنتج ذرية مختزلة الصيغة الصبغية. لقد طور الجهاز المناعي آليات يمكنه من خلالها التعرف على الخلايا السرطانية متعددة الصيغ الصبغية وإزالتها ، ولكن يبدو أن هذه الخلايا تتلاعب بالأورام الخبيثة بحيث يمكن للخلايا متعددة الصبغيات أن تستمر وتغذي تطور الخلايا السرطانية المستنسخة التي تقاوم العلاجات ولديها إمكانات نقيلية. نراجع هنا الآليات التي يمكن أن تنشأ من خلالها الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات ، ويتم فحصها بواسطة الجهاز المناعي والاستراتيجيات العلاجية التي قد تمنع الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات أو تهاجمها بشكل مباشر.

الكلمات الدالة

متعدد الصيغ الصبغية ، الانقسام ، العلاجات ، موت الخلايا المبرمج ، السرطان ، ترصد المناعة

خلايا عديد الصيغ الصبغية العادية

بينما يتم تعريف الخلايا التي تحتوي على مكمل 2n من الكروموسومات على أنها ثنائية الصبغيات ، يشار إلى الخلايا التي تمتلك أكبر من 2n على أنها متعددة الصبغيات. قد يبدو محتوى الحمض النووي الإضافي للخلايا متعددة الصيغ الصبغية شديد التباين ، ولكن الخلايا متعددة الصبغيات موجودة في الثدييات وتؤدي أدوارًا حيوية في كل من النمو واستتباب الأنسجة [1]. الأرومة الغاذية المخلوية المشيمية ، على سبيل المثال ، تشكل الواجهة بين دم الأم والسائل الجنيني. تتيح هذه الخلايا تبادل الغازات والمغذيات وتنتج هرمونات تحافظ على الحمل. وهي عبارة عن خلايا متعددة النوى ويتم تشكيلها والحفاظ عليها من خلال اندماج الخلايا الأرومة الغاذية الخلوية ثنائية الصبغة الكامنة [2]. يمكن أن يحدث تعدد الصبغيات بدلاً من ذلك عندما يتم نسخ الجينوم ولكن الخلايا تفشل في الخضوع للحركة الخلوية. يحدث هذا الموقف مع نضوج خلايا النواء (MKs). تتطور من الخلايا الجذعية المكونة للدم ثنائية الصبغيات في نخاع العظم ، ولكن أثناء النضج تصبح متعددة الصبغيات عن طريق التكاثر الداخلي ، وتكرار الحمض النووي دون انقسام الخلية. هذه العملية مدفوعة بهرمون Thrombopoietin ويمكن أن ينتج عنها ما يصل إلى 64n من محتوى الحمض النووي [3]. تتطلب خطوة النضج النهائية لأعضاء MK بثق المحتوى النووي وتشكيل هياكل Proplatelet من السيتوبلازم الخاص بهم. على الرغم من أنه لا يزال موضع نقاش ، فمن المحتمل أن يكون مطلب تعدد الصبغيات في تطوير MK مرتبطًا بالحاجة إلى كميات كبيرة من mRNA والبروتين الذي يتم تعبئته في النهاية في الصفائح الدموية للتخثر والإصلاح.

الأرومة الغاذية المخلوية ، التي تشكلت من خلال اندماج الخلايا ، و MKs ، من خلال التكاثر الداخلي ، تمثل نوعين متميزين من الخلايا المتخصصة حيث يلعب تعدد الصبغيات دورًا فسيولوجيًا حيويًا. ومع ذلك ، يمكن أن تظهر الخلايا السرطانية متعددة الصيغ الصبغية الشاذة أيضًا عندما تتأثر الضوابط والتوازنات الطبيعية في انقسام الخلايا في الخلايا السرطانية الكاذبة. أدناه ، نوضح كيف تنشأ الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات والأساس المنطقي لمهاجمة هذه المجموعة من الخلايا السرطانية.

الخلايا السرطانية متعددة الصيغ الصبغية

التغيرات الجينية التي تحدث في السرطان تسهل الانزلاق الانقسامي والفشل الخلوي. هذا الاضطراب يسهل اختلال الصيغة الصبغية ، وهو تغيير عددي في جزء صغير من مجموعة الكروموسومات ثنائية الصبغيات. على سبيل المثال ، طفرات فقدان الوظيفة في مثبطات الأورام مثل BRCA2 [4] ، TP53 [5] و APC [6] ، كل ذلك يزيد من معدل فشل الحركية الخلوية ، في حين أن تنشيط طفرات كيناز يمكن أن يؤثر على دقة الانقسام الفتيلي. تتلاقى شلالات الإشارات للتأثير على التولد الحيوي ووظيفة الجسيمات المركزية ، وسلامة نقطة تفتيش تجميع المغزل الانقسامي (SAC) ، واستكمال الحركة الخلوية [7-9]. يعمل SAC كضمانة للفصل الدقيق للكروموسومات ، مما يضمن التعلق المناسب من kinetochores بالأنابيب الدقيقة للمغزل الانقسامي والتوتر الأمثل بين kinetochores الشقيقة ثنائية التوجه قبل الانتقال إلى الطور (للمراجعة ، انظر [10-12]). يُعتقد أن العيوب في الفصل الكروموسومي ناتجة عن تجاوز SAC. وبالتالي ، يمكن أن تكون الأحداث المسببة للأورام بمثابة مقدمة لمزيد من عدم التجانس الجيني داخل الورم من خلال تعزيز عدم توازن الصبغيات. هذا يغذي ظهور خلايا سرطانية أكثر عدوانية مع مرور الوقت. تستمر تقنيات تسلسل الخلية المفردة في الكشف عن عمق هائل في عدم التجانس النسيلي الموجود في السرطان [13].

ومع ذلك ، قد يشتمل المسار البارز إلى اختلال الصيغة الصبغية على وسيط متعدد الصيغ الصبغية. يختلف تعدد الصبغيات عن اختلال الصيغة الصبغية. تعدد الصبغيات هو تغيير عددي في المجموعة الكاملة من الكروموسومات ، وليس مجرد كسر. يمكن أن تخضع الخلايا السرطانية للانقسام الفتيلي القابل للحياة ولكنها تفشل بعد ذلك في إكمال الحركة الخلوية ، مما يؤدي إلى تكوين خلية متعددة النوى. على النقيض من النظرة التقليدية لتعدد الصبغيات كحالة توقف تكاثرية ، تشير البيانات المتراكمة إلى أن الخلايا متعددة الصيغ الصبغية يمكن أن تخضع لانقسامات اختزالية قد تكون عرضة للخطأ ، مما يؤدي إلى ذرية شديدة الاختلال في الصيغة الصبغية تكون قابلة للحياة وتكاثرية [14]. بالمقارنة مع ثنائي الصيغة الصبغية ، فإن تعدد الصبغيات يعمل كوسيط مرن لاختلال الصيغة الصبغية لأن محتوى الحمض النووي المتزايد يخفف فقدان الكروموسومات الأساسية بشكل أكثر فعالية [15].

الخلايا التي تكون 4 ن ، 8 ن أو أكثر موجودة في العديد من الأورام ويتم التعرف على وجود الخلايا متعددة الصيغ الصبغية كمؤشر تنبؤي ضعيف في العديد من السرطانات [16-18]. بالنسبة لسرطان الدم ، على وجه الخصوص ، فمن المعروف منذ فترة طويلة أنه ينذر بنتائج سيئة [19]. لذلك ، يمكن أن تعمل المجموعة متعددة الصيغ الصبغية من الخلايا السرطانية كمصدر ثابت يمكن أن تظهر عليه الخلايا ذات التغيرات الجينية المتغيرة ، منتجةً خلايا مقاومة علاجياً وخلايا ذات إمكانات نقيلية محسّنة بمرور الوقت [14 ، 15 ، 20] (موضحة في شكل 1).

تبدو الخلايا متعددة الصيغ الصبغية مناسبة بشكل خاص لبذر تكرار النقيلي. استجابة واحدة لتعدد الصبغيات هو تطور الشيخوخة الخلوية [21]. كخلايا هادئة ، قد تكون polyploids قادرة بشكل فريد على البقاء على قيد الحياة في مواجهة العلاجات الكيميائية التي تستهدف الخلايا المنقسمة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إعادة توصيل جينات الاستجابة لتلف الحمض النووي في الخلايا متعددة الصبغيات ، مما يؤدي إلى إصلاح قاعدة أحادية الجديلة ومسارات ربط نهائية غير متماثلة لزيادة نشاط إصلاح الحمض النووي [22]. يمكن أن يساهم ظهور الخلايا متعددة الصبغيات من الشيخوخة لإنتاج ذرية مختلة الصيغة الصبغية قابلة للحياة في تكرار الورم بعد فترة طويلة من توقف العلاج الكيميائي. تشير سطور متعددة من الأدلة إلى أنها تظهر بالفعل وتنتج خلايا سرطانية مستنسخة عدوانية [14 ، 20 ، 23 ، 24]. أحد الجوانب غير المفهومة تمامًا لبيولوجيا الخلايا السرطانية متعددة الصيغ الصبغية هو التحسن الملحوظ في تعدد الصيغ الصبغية للخصائص المرتبطة بالسرطانات الخبيثة للغاية ، حتى عندما لا تكون هذه الخصائص واضحة في تجمع الخلايا السرطانية ثنائية الصبغيات المصاحبة. تشمل الأمثلة التعبير المتغير لمنظمات دورة الخلية [22،25] والعلامات المرتبطة بالانتقال الظهاري إلى اللحمة المتوسطة (EMT) والخلايا الجذعية السرطانية [26 ، 27]. تم نشر مراجعة تفصيلية لتعزيز الخصائص الخبيثة في الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات [28].

الأهم من ذلك ، أن الخلايا السرطانية متعددة الصيغ الصبغية لديها القدرة على تكوّن الأورام ، لذا فهي تمتلك خصائص شبيهة بالخلايا الجذعية السرطانية. تعبر الخلايا متعددة الصيغ الصبغية المعزولة من خطوط الخلايا السرطانية المبيضية عن مستويات أعلى من القرص المضغوط لعلامة الخلايا الجذعية لسرطان المبيض133، تشكل الأجسام الشبه الكروية في الثقافة والأورام في الفئران التي تعاني من نقص المناعة [27]. ولعل الأكثر دلالة فيما يتعلق بالنمط الظاهري لعدم التمايز لهذه الخلايا هو أنه يمكن التلاعب بها بشكل انتقائي في مزرعة الخلايا لتأخذ خصائص الأنساب اللحمية المتوسطة من الدهون والغضاريف والعظام [27]. لطالما اعتبر الميل للخضوع لـ EMT عاملاً ينذر بالانتشار النقيلي ، لذلك قد يكون وراثة اللدونة التطورية خاصية مهمة ترثها الخلايا الوليدة من سلائف متعددة الصبغيات.

قد يكون هذا الميراث جينيًا. هناك دليل ، على الأقل في السرطان الإيجابي p53 ، على أن التغيرات اللاجينية في الخلايا متعددة الصيغ الصبغية تمكن من إسكات أهداف p53 transciptional التي تنشط موت الخلايا المبرمج وتوقف دورة الخلية. على سبيل المثال ، يمكن لمثبط مثيلة الحمض النووي 5-aza-2- deoxycytidine (5-AzadC) استعادة التعبير عن الهدف p53 ومثبط كيناز المعتمد على السيكلين ، p21 CIP1 ، وكذلك استعادة حساسية الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات إلى TNF و alpha [22]. لم يتم استكشاف قدرة التعديلات اللاصقة على الانتقال إلى ذرية اختلال الصيغة الصبغية من متعدد الصيغ الصبغية بشكل كافٍ وقد تساهم في ظهور مقاومة الأدوية والورم الخبيث.

ترصد المناعة

في الفئران ذات الكفاءة المناعية ، تتكون الأورام التي تظهر في النهاية بعد تطعيم الخلايا متعددة الصبغيات أساسًا من خلايا سرطانية كاذبة ، لذلك تنشأ من نسل انقسام الخلايا الاختزالية [29]. يمكن أن تكون قدرة الجهاز المناعي على اكتشاف الخلايا متعددة الصيغة الصبغية على وجه التحديد آلية تستلزم هذا التقليل في بلادي.

تنشأ الآليات التي يقضي بها الجهاز المناعي على الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات من خلال إشارات الإجهاد. يتم إعادة تمركز بروتين الكالريتيكولين في غشاء البلازما للخلايا السرطانية متعددة الصيغ الصبغية ، حيث يعمل بمثابة رابط للبروتين المرتبط بمستقبلات LDL (المعروف أيضًا باسم CD91) على سطح الخلايا البلعمية [30]. للعمل كإشارة & ldquoeat me & rdquo ، يجب أن يحدث الإزاحة من الشبكة الإندوبلازمية (ER) حيث يعمل الكالريتيكولين عادةً كمرافق جزيئي [31]. يأتي الدليل القوي على أن الكالريتيكولين أساسي في المراقبة المناعية للخلايا متعددة الصيغ الصبغية من التجارب التي تثبت أن التعرض للكالريتيكولين على سطح خلية الخلايا متعددة الصبغيات لا يحد من تكوين الأورام في الفئران التي تعاني من نقص المناعة ، ولكنه يحد من تكوين الأورام في الفئران التي تتمتع بنظام مناعي سليم [29،32]. يوجه إجهاد ER التأسيسي في الخلايا متعددة الصيغة الصبغية الكالريتيكولين إلى سطح الخلية حيث أن التلاعب الذي يخفف من إجهاد ER يقلل أيضًا من نقل الكالريتيكولين إلى سطح الخلية والقدرة المناعية [29].

تخضع الخلايا متعددة الصيغ الصبغية أيضًا للمراقبة المناعية المتزايدة بواسطة خلايا Natural Killer (NK). تحفز العلاجات الكيميائية المحفزة لفرط الصبغيات التعبير السطحي للخلية عن الروابط لمستقبلات تنشيط الخلايا القاتلة الطبيعية NKG2D و DNAM-1 [33]. مرة أخرى ، تلعب استجابة ER للضغط دورًا. يتم تنظيم يجند NKG2D ، MICA على سطح كل من خلايا سرطان القولون HCT-116 وخلايا ابيضاض الدم النقوي K-562 عن طريق إجهاد ER وهذا يؤدي إلى نشاط التحلل الخلوي لـ NKs [33]. وبالتالي فإن تعدد الصبغيات قد يكون أول مناعة ضد الورم. على الرغم من هذا الترصد المناعي المستمر ، غالبًا ما يتم تشخيص السرطانات في مرحلة متقدمة مع اختلال الصيغة الصبغية والانتشار والقدرة الفطرية على تجنب الخلايا المناعية. على الرغم من ظهور الأجسام المضادة المعدلة في نقاط التفتيش المناعية ، فإن استعادة قدرة الجهاز المناعي على التعرف على الخلايا السرطانية ومهاجمتها لا يزال يمثل تحديًا سريريًا كبيرًا.

تعدد الصبغيات التي يسببها العلاج الكيميائي

ينبع التعقيد الإضافي من حقيقة أن العلاجات التي تهاجم الخلايا المنقسمة يمكن أن تعزز عن غير قصد تطور تعدد الصبغيات. على سبيل المثال ، الأدوية التي تعطل المغزل الانقسامي تحفز التوقف الانقسامي المطول مما يؤدي إلى موت الخلايا المبرمج الناجم عن كارثة انقسامية. ومع ذلك ، فإن الخلايا المتفرقة تفلت ، ربما عن طريق السقوط تحت عتبة الإشارات الاستقرائية المطلوبة للاستماتة. يمكن أن تفشل هذه الخلايا بدلاً من ذلك في إكمال التحلل الخلوي ، لتصبح متعدد الصيغ الصبغية. يمكن للجولات المتتالية من النسخ المتماثل مع الحركية الخلوية الفاشلة أن تنتج خلايا ذات عدد أكبر من 4n ploidy ، وبينما لا تزال إشارات موت الخلايا المبرمج قابلة للتطبيق في الخلايا السرطانية رباعية الصبغيات التي يسببها نوكودازول [34] ، فإن خطوط الخلايا الرباعية الصبغية تكون أكثر مقاومة للإشعاع والموت الناجم عن تلف الحمض النووي. النظائر ثنائية الصبغة [35]. يشير هذا إلى أن تعدد الصيغة الصبغية يسير جنبًا إلى جنب مع القدرة المخففة على تنشيط إشارات موت الخلايا المبرمج الجوهرية. بعيدًا عن موت الخلايا المبرمج ، تم العثور على التدفق الذاتي المعزز في الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات إما لتعزيز أو قمع بقائها على المدى الطويل بطريقة تعتمد على السياق [36 ، 37]. من المحتمل أن يتم تمكين استمرار الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات من خلال تقارب آليات الهروب المتعددة.

تحفز عدة فئات من علاج السرطان مجموعة الخلايا متعددة الصيغ الصبغية ، بما في ذلك التاكسانات المستخدمة سريريًا مثل الدوسيتاكسيل [24،38] والباكليتاكسيل ، [39] والعوامل المدمرة للحمض النووي مثل دوكسوروبيسين [40] والإشعاع [14،41] والبروتين الورمي- استهداف المركبات [7،42]. ويشمل ذلك أيضًا الأدوية المثبطة للكيناز المستهدفة التي تهاجم بشكل مباشر آلية الانقسام ، مثل مثبطات أورورا كيناز [37،43] ومثبطات كيناز الشبيهة بالبولو [44،45]. إذا كانت دورات تعدد الصبغيات متبوعة بانقسام الخلايا المختزلة تغذي التوليد التدريجي لاختلال الصيغة الصبغية ، فإن العلاج الذي يستهدف الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات قد يكون وسيلة لتقصير دائرة هذه الدورة ، ومهاجمة قابلية تطور جينوم السرطان وتعزيز الفعالية الكلية للعديد من المستخدمين حاليًا العلاجات.

منع تطور الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات

من الناحية النظرية ، يمكن أن يكون تقليل تحويل الخلايا السرطانية ثنائية الصبغيات إلى خلايا متعددة الصبغيات استراتيجية للحد من قابلية التطور. تشير عدة سطور من الأدلة إلى علاجات مركبة تعمل لتحقيق هذا الهدف. أحد العلاجات المركبة التي تستهدف بشكل فعال تكوين الخلايا متعددة الصيغ الصبغية ، على الأقل في سلالات الخلايا الليمفاوية للخلايا البائية الكبيرة المنتشرة (DLBCL) ، هو الاستخدام المشترك لمثبط هيستون ديستيلاز المركب (HDAC) ، Belinostat ، جنبًا إلى جنب مع قلويد فينكا ، فينكريستين [46] . الفينكريستين وحده ، مثل سموم المغزل الأخرى ، لديه ميل للحث على بعض تعدد الصبغيات جنبًا إلى جنب مع توقف الانقسام وموت الخلايا المبرمج. يعمل Belinostat على تقوية استجابة موت الخلايا المبرمج. يتكهن المؤلفون بأن هناك عددًا أقل من الخلايا متعددة الصيغ الصبغية نظرًا لأن عددًا أقل من الخلايا يخضع لتوقيف مطول وانزلاق انقسام وانقسام خلوي [46]. المزيد من الخلايا السرطانية تستسلم لموت الخلايا المبرمج الحاد. لذلك ، فإن التأثير التعاوني لهذين العقارين يهاجم الخلايا قبل أن تتاح لها فرصة الخضوع لمضاعفة داخلية.

تم اقتراح Flavopiridol ، وهو مثبط للكيناز (CDK) واسع الطيف المعتمد على السيكلين ، لتقليل الميل لتكوين الخلايا متعددة الصبغيات مع سموم المغزل [47]. يُعزى هذا النشاط إلى توقيف G1 للخلايا السرطانية ويحدث حتى في الخلايا التي تعاني من نقص في الجينات المثبطة للورم التي تلغي استجابة نقطة تفتيش G1 والتي لديها ميل للتكرار الداخلي عند العلاج بسموم المغزل. لذلك ، فإن تأثير تثبيط الخلايا للفلافوبيريدول قد يمنع التضاعف الداخلي وتعدد الصبغيات الناتجة عن سموم المغزل ، على الأقل في المختبر. يمكن أن يعتمد الميل لحدوث موت الخلايا المبرمج جنبًا إلى جنب مع توقف G1 الناجم عن الفلافوبيريدول على نوع الخلية والعقاقير المستخدمة جنبًا إلى جنب مع مثبط CDK (للمراجعة ، انظر [48]).

قد يأتي تطوير وصيانة تعدد الصبغيات بتكاليف طاقة قابلة للاستغلال. زادت الخلايا متعددة الصيغ الصبغية من حجمها ومحتوى الحمض النووي واستدامتها أثناء بدء جولات جديدة من تخليق الحمض النووي تتطلب مدخلات طاقة متزايدة مقارنة بنظيراتها ثنائية الصبغيات. بصفته منظمًا رئيسيًا لاستخدام الطاقة الخلوية ، فإن الهدف الميكانيكي لمركب رابامايسين 1 (mTOR1) يترجم الإشارات الأيضية والبيئية إلى سلسلة من الأحداث التي تمكن عمليات الابتنائية مثل ترجمة mRNA وتخليق الدهون ويمكن أن تحد من عمليات تقويضية مثل الالتهام الذاتي. يتم تعزيز التأثيرات المضادة للسرطان لمثبطات Aurora kinase B من خلال العلاج المشترك مع مثبطات mTOR [49]. كل من رابامايسين وتوركينيب (PP242) يحفز موت الخلايا المبرمج الناجم عن مثبطات أورورا كيناز وتحريض الموت الذاتي في خلايا ابيضاض الدم النخاعي الحاد متعدد الصيغ الصبغية (AML). تم العثور على الأيض حال للجلوكوز في الخلايا متعددة الصيغ الصبغية ويعزى التعاون إلى زيادة الإجهاد الأيضي [49]. على نفس المنوال ، فإن تنشيط بروتين كيناز 5 & rsquo AMP المنشط (AMPK) ، وهو مثبط مباشر للتيار mTOR ، إما عن طريق المنتج الطبيعي ، ريسفيراترول ، أو الساليسيلات ، المنتج النشط للأسبرين ، يمكن أن يمنع تكوين الخلايا متعددة الصبغيات [50]. حدث هذا جنبًا إلى جنب مع العلاج بأدوية تحفيز تعدد الصبغيات nocodazole أو cytochalasin D أو مثبط Aurora kinase B. الأهم من ذلك ، تم التحقق من صحة نشاط مكافحة تعدد الصبغيات في الجسم الحي باستخدام نموذج مصغر لسرطان القولون والمستقيم APC [50].

مهاجمة الخلايا السرطانية الموجودة

يمكن أن يؤدي استهداف الخلايا متعددة الصيغة الصبغية بشكل تفضيلي أو منع انتقال الخلايا متعددة الصبغيات إلى اختلال الصيغة الصبغية إلى تعطيل تقدم الورم. يشير الفحص عالي الإنتاجية للمركبات التي تقتل بشكل انتقائي الخلايا متعددة الصبغيات إلى أن جرعة الجينات قد تكون سمة قابلة للاستغلال [51]. على سبيل المثال ، 8-azaguanine ، وهو مركب يتطلب التحول إلى مستقلب نشط بيولوجيًا بواسطة إنزيم هيبوكسانثين فسفوريبوزيل ترانسفيراز 1 (HPRT 1) ، وهو أكثر سمية للخلايا السرطانية متعددة الصيغ الصبغية. النسخ الإضافية من HRPT 1 في الخلايا متعددة الصبغيات الكامنة وراء هذه السمية [51]. قد يكون التعبير المعدَّل عن الجينات الأخرى قابلاً للاستغلال أيضًا. تم العثور على الجينات التي تنظم انقسام الخلايا الانقسام الاختزالي في الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات ، جنبًا إلى جنب مع الجينات التي تنظم الانقسام الانقسامي [41،52]. وهذا يعني أن الانقسام الخلوي ، بما في ذلك التقسيمات المختزلة التي تنتج ذرية اختلال الصيغة الصبغية ، إما من خلال التبرعم النووي أو الانقسام متعدد الأقطاب أو وسائل أخرى ، قد يستغل مجموعة متميزة من بروتينات انقسام الخلايا مقارنة بالبروتينات الثنائية. من غير المعروف ما إذا كانت أي بروتينات خاصة بالانقسام الاختزالي مطلوبة تمامًا أو قابلة للدواء في الخلايا متعددة الصبغيات ، ولكن تحديد نقاط الضعف هذه سيقترب خطوة من العلاجات المستهدفة للخلايا السرطانية متعددة الصيغ الصبغية.

تم الكشف عن إستراتيجية متميزة باستخدام نظام زراعة الخلايا لفحص القدرة المميتة الاصطناعية بين MYC وتثبيط Aurora kinase B. أعضاء مؤيدون للبقاء على قيد الحياة في Bcl2 تم تأكيد الأسرة لتمكين استمرار الخلايا متعددة الصبغيات [53،54]. التعاون بين مثبطات Aurora kinase B ومثبطات Bcl المؤيدة للبقاء2 البروتينات ، سبق استكشافها [55-57]. تم افتراض التأثيرات التعاونية بسبب موت الخلايا المبرمج المعزز من خلال تنشيط مسار موت الخلايا المبرمج الجوهري. ومع ذلك ، تشير النتائج الجديدة إلى آلية متميزة. المؤيد للبقاء Bcl2 تتفاعل بروتينات العائلة أيضًا مع BH3 فقط البروتين Beclin1 (أيضًا ATG6) في الشبكة الإندوبلازمية لحصار الالتهام الذاتي [58،59]. تم إثبات أن هذا التفاعل مهم لمنع الالتهام الذاتي المميت الذي يصاحب تعدد الصبغيات وللمساهمة في مقاومة الأدوية في في المختبر نموذج [54]. يحدد هذا البحث آلية عمل مستهدفة لمهاجمة الخلايا السرطانية متعددة الصبغيات مباشرة. BH3 الأدوية المحاكية تعطل تفاعل Bcl المؤيد للبقاء2 عائلة البروتينات مع BH3 مجال Beclin1 وهذا التكتيك يمكن استخدامه مع أدوية مثل مثبطات Aurora kinase لتعزيز قتل الخلايا. BH3 وقد ثبت أيضًا أن المحاكاة فعالة جنبًا إلى جنب مع الأدوية الأخرى التي تحفز تعدد الصبغيات [60].

وسائل أخرى لتعطيل Beclin1/ Bcl2 interaction may also prove valuable. Ceramides are a family of lipids composed of sphingosine and a fatty acid chain. They are found in various cellular membrane compartments, including the Golgi and lysosome and can modify cell signaling pathways. Short-chain ceramides have been found to induce the dissociation of the complex formed between Beclin1 and Bcl2 through the activation of c-Jun N-terminal kinase 1 (JNK1) [61]. JNK1 phosphorylates the Bcl2 protein and this interferes with the association between Beclin1 and Bcl2, thereby enabling autophagy [61]. For polyploid cells, this autophagy is lethal. Knockdown of the gene encoding the ceramide transport protein (known as COL4أ3BP or CERT), which moves ceramide from the endoplasmic reticulum (ER) to the Golgi apparatus, induces expression of lysosome-associated membrane protein 2 (LAMP2) and increases autophagic flux, leading to polyploid cell death [62]. So, COL4أ3BP may be a target for therapeutic intervention to attack polyploid cancer cells that ultimately works via disruption of the Beclin1/ Bcl2 تفاعل.

Direct targeting approaches do not only have to target polyploid cells. For example, inhibition of PLK1 alongside treatment with spindle toxins leads to enhanced apoptosis of both diploid and polyploid cancer cells, but polyploid cells have enhanced sensitivity [63]. The enhanced effect of PLK1 inhibition on cells with >4n DNA content was attributed to an inability of polyploid cells to tolerate any further increase in ploidy that was induced by PKL1 كبت. Polyploid cells were more readily moved toward mitotic catastrophe-induced apoptosis. Genome duplication also increases sensitivity to pharmacological inhibitors of mitotic kinesin family member 11 (also known as Eg5) [64] and monopolar spindle protein 1 (MPS1) [65], so sustained inhibition of mitotic regulators is more toxic to polyploid cells than their diploid counterparts. In theory, these approaches will target both diploid and polyploid cancer cells and could be effective therapies for attacking all cancer cells.

ملخص

Genomic instability is a hallmark of cancer and polyploid cells have emerged as an intermediate cell on the path toward aneuploidy. Approaches that prevent the formation of and/or target existing polyploid cancer cells are actively being investigated. However, we are just beginning to understand how to best attack polyploid cancer cells. It appears combination therapies that attack all cancer cells, but due to unique vulnerabilities can preferential impact polyploid cells, may have promise. Enabling lethal autophagy has emerged as one means to attack the polyploid cell population of cancer. Additional research is also required to investigate the role that polyploid cancer cells could play in anti-tumor immunity. The ER stress response and calreticulin play a role in immune surveillance for aberrant polyploidy, but how this is bypassed to enable the persistence of polyploid cancer cells in patients is enigmatic. Therapeutics that reestablish immune attack on polyploid cells, alongside therapeutics that preferentially attack the vulnerabilities of polyploids, may prove a potent combination that halts tumor progression in its tracks.


المواد والأساليب

صنف

All plants used in this study came from the John Innes Centre seed collection. The species used were the following (the John Innes Centre seed collection accession number is given in parenthesis): Triticum monococcum (1040005), Aegilops squarrosa (2220007), ايجيلوبس سبيلتويدس (2140008), Aegilops bicornis (2190001), induced autotetraploid Aegilops bicornis (2200001), Triticum durum (1180351), artificial AADD allotetraploid (Triticum aegilopoides × Aegilops squarrosa, 7010071), ايجيلوبس سيليندريكا (2100001), Triticum aestivum (1190830), and Aegilops vavilovi (2260001). Ploidy and genome composition of each species is given in Table.

Anther Sections

All spikes were harvested between late April and early September. Spikes at different developmental stages were fixed for 1–2 h in 4% formaldehyde in PEM (50 mM Pipes, 5 mM EGTA, 5 mM MgSO4, pH 6.9). Single spikelets were detached from the spike and sectioned (50–100-μm-thick sections) under water using a Vibratome Series 1000 (TAAB Laboratories Equipment Ltd.). Spikelet sections were placed on multiwell slides (ICN Biomedicals Inc.) coated with 2% (vol/vol) γ-aminopropyl triethoxy silane (APTES Sigma Chemical Co.) and dried overnight at 37°C.

Seeds were germinated and grown for 3–4 d before the root tips were excised, and then fixed in 4% formaldehyde in PEM. The sectioning was carried out in the same way as the anthers.

Fluorescence In Situ Hybridization

Spikelet sections on multiwell slides were dehydrated and rehydrated in a methanol series (30, 50, 70, 100, 70, 50, and 30%) for 5 min each. Sections were treated with 2% (wt/vol) cellulase at 37°C for 1 h. The sections were dehydrated in a series of steps in 70, 90, and 100% ethanol, and air dried. The hybridization mixes with the probes for centromere (CCS1) and telomere (TTTAGGG repeats) were prepared as described in Martinez-Perez et al. 1999. The slides with the hybridization mix were placed in a modified thermocycler (Omnislide Hybaid Ltd.). Denaturation was carried out at 77°C for 10 min, and then hybridization overnight at 37°C. Posthybridization washes were carried out at 42°C with 20% formamide in 0.1× SSC for 10 min.

Probes were labeled with digoxigenin-11-dUTP (Boehringer Mannheim Corp.) and biotin-16-dUTP (Boehringer Mannheim). Probes were detected using FITC-conjugated sheep antidigoxigenin antibody (Boehringer Mannheim) and extravidin-Cy3 (Sigma Chemical Co.). Both antibodies were prepared in 4× SSC, 0.1% Tween 20, and 5% BSA. Antibody incubations were carried out for 1 h in a humid chamber at 37°C. After three washes with 4× SSC and 0.1% Tween 20, slides were counterstained with 4′,6-diamidino-2-phenylindole (DAPI Sigma Chemical Co.), and then mounted in antifade solution (Vectashield Vector Laboratories Inc.).

Microscopy and Imaging Processing

Confocal optical section stacks were collected using a Leica TCS SP confocal microscope (Leica Microsystems, Heidelberg GmbH) equipped with a krypton and an argon laser. All the DAPI confocal images were collected using a confocal microscope (model MRC-1000 Bio-Rad Laboratories) equipped with a UV laser. Low magnification DAPI images (see Fig. 1, a, c, and e) were acquired using a series 300 CCD camera (Photometrics) attached to a Nikon microphot-SA. Images were processed on a Macintosh computer using Adobe Photoshop and printed on a Fuji Pictrography P3000 printer.


13.2 Chromosomal Basis of Inherited Disorders

بنهاية هذا القسم ، ستكون قادرًا على القيام بما يلي:

  • Describe how a karyogram is created
  • Explain how nondisjunction leads to disorders in chromosome number
  • Compare disorders that aneuploidy causes
  • Describe how errors in chromosome structure occur through inversions and translocations

يمكن أن تنشأ الاضطرابات الموروثة عندما تتصرف الكروموسومات بشكل غير طبيعي أثناء الانقسام الاختزالي. We can divide chromosome disorders into two categories: abnormalities in chromosome number and chromosomal structural rearrangements. Because even small chromosome segments can span many genes, chromosomal disorders are characteristically dramatic and often fatal.

Chromosome Identification

Chromosome isolation and microscopic observation forms the basis of cytogenetics and is the primary method by which clinicians detect chromosomal abnormalities in humans. A karyotype is the number and appearance of chromosomes, and includes their length, banding pattern, and centromere position. To obtain a view of an individual’s karyotype, cytologists photograph the chromosomes and then cut and paste each chromosome into a chart, or karyogram . Another name is an ideogram (Figure 13.5).

In a given species, we can identify chromosomes by their number, size, centromere position, and banding pattern. In a human karyotype, autosomes or “body chromosomes” (all of the non–sex chromosomes) are generally organized in approximate order of size from largest (chromosome 1) to smallest (chromosome 22). الكروموسومات X و Y ليستا جسمية. However, chromosome 21 is actually shorter than chromosome 22. Researchers discovered this after naming Down syndrome as trisomy 21, reflecting how this disease results from possessing one extra chromosome 21 (three total). Not wanting to change the name of this important disease, scientists retained the numbering of chromosome 21 despite describing it having the shortest set of chromosomes. We may designate the chromosome “arms” projecting from either end of the centromere as short or long, depending on their relative lengths. We abbreviate the short arm ص (for “petite”) whereas, we abbreviate the long arm ف (because it follows “p” alphabetically). Numbers further subdivide and denote each arm. Using this naming system, we can describe chromosome locations consistently in the scientific literature.

الاتصال الوظيفي

يستخدم علماء الوراثة Karyograms لتحديد الانحرافات الصبغية

Although we refer to Mendel as the “father of modern genetics,” he performed his experiments with none of the tools that the geneticists of today routinely employ. One such powerful cytological technique is karyotyping, a method in which geneticists can identify traits characterized by chromosomal abnormalities from a single cell. To observe an individual’s karyotype, a geneticist first collects a person’s cells (like white blood cells) from a blood sample or other tissue. In the laboratory, he or she stimulates the isolated cells to begin actively dividing. The geneticist then applies the chemical colchicine to cells to arrest condensed chromosomes in metaphase. The geneticist then induces swelling in the cells using a hypotonic solution so the chromosomes spread apart. Finally, the geneticist preserves the sample in a fixative and applies it to a slide.

The geneticist then stains chromosomes with one of several dyes to better visualize each chromosome pair's distinct and reproducible banding patterns. Following staining, the geneticist views the chromosomes using bright-field microscopy. اختيار البقعة الشائع هو بقعة جيمسا. Giemsa staining results in approximately 400–800 bands (of tightly coiled DNA and condensed proteins) arranged along all 23 chromosome pairs. An experienced geneticist can identify each band. In addition to the banding patterns, geneticists further identify chromosomes on the basis of size and centromere location. To obtain the classic depiction of the karyotype in which homologous chromosome pairs align in numerical order from longest to shortest, the geneticist obtains a digital image, identifies each chromosome, and manually arranges the chromosomes into this pattern (Figure 13.5).

في أبسط صوره ، قد يكشف مخطط karyogram عن تشوهات وراثية يكون فيها الفرد لديه عدد كبير جدًا أو قليل جدًا من الكروموسومات لكل خلية. Examples of this are Down Syndrome, which one identifies by a third copy of chromosome 21, and Turner Syndrome, which is characterized by the presence of only one X chromosome in women instead of the normal two. Geneticists can also identify large DNA deletions or insertions. For instance, geneticists can identify Jacobsen Syndrome—which involves distinctive facial features as well as heart and bleeding defects—by a deletion on chromosome 11. Finally, the karyotype can pinpoint translocations , which occur when a segment of genetic material breaks from one chromosome and reattaches to another chromosome or to a different part of the same chromosome. تتورط عمليات النقل في بعض أنواع السرطان ، بما في ذلك ابيضاض الدم النقوي المزمن.

During Mendel’s lifetime, inheritance was an abstract concept that one could only infer by performing crosses and observing the traits that offspring expressed. By observing a karyogram, today’s geneticists can actually visualize an individual's chromosomal composition to confirm or predict genetic abnormalities in offspring, even before birth.

Chromosome Number Disorders

Of all of the chromosomal disorders, chromosome number abnormalities are the most obviously identifiable from a karyogram. Chromosome number disorders include duplicating or losing entire chromosomes, as well as changes in the number of complete sets of chromosomes. They are caused by nondisjunction , which occurs when homologous chromosome pairs or sister chromatids fail to separate during meiosis. Misaligned or incomplete synapsis, or a spindle apparatus dysfunction that facilitates chromosome migration, can cause nondisjunction. The risk of nondisjunction occurring increases with the parents' age.

Nondisjunction can occur during either meiosis I or II, with differing results (Figure 13.6). If homologous chromosomes fail to separate during meiosis I, the result is two gametes that lack that particular chromosome and two gametes with two chromosome copies. If sister chromatids fail to separate during meiosis II, the result is one gamete that lacks that chromosome, two normal gametes with one chromosome copy, and one gamete with two chromosome copies.

اتصال مرئي

Which of the following statements about nondisjunction is true?

  1. Nondisjunction only results in gametes with n+1 or n–1 chromosomes.
  2. Nondisjunction occurring during meiosis II results in 50 percent normal gametes.
  3. Nondisjunction during meiosis I results in 50 percent normal gametes.
  4. Nondisjunction always results in four different kinds of gametes.

Aneuploidy

Scientists call an individual with the appropriate number of chromosomes for their species euploid . In humans, euploidy corresponds to 22 pairs of autosomes and one pair of sex chromosomes. An individual with an error in chromosome number is described as aneuploid , a term that includes monosomy (losing one chromosome) or trisomy (gaining an extraneous chromosome). Monosomic human zygotes missing any one copy of an autosome invariably fail to develop to birth because they lack essential genes. This underscores the importance of “gene dosage” in humans. Most autosomal trisomies also fail to develop to birth however, duplications of some smaller chromosomes (13, 15, 18, 21, or 22) can result in offspring that survive for several weeks to many years. يعاني الأفراد Trisomic من نوع مختلف من عدم التوازن الجيني: زيادة في جرعة الجينات. Individuals with an extra chromosome may synthesize an abundance of the gene products, which that chromosome encodes. This extra dose (150 percent) of specific genes can lead to a number of functional challenges and often precludes development. The most common trisomy among viable births is that of chromosome 21, which corresponds to Down Syndrome. Short stature and stunted digits, facial distinctions that include a broad skull and large tongue, and significant developmental delays characterize individuals with this inherited disorder. We can correlate the incidence of Down syndrome with maternal age. Older women are more likely to become pregnant with fetuses carrying the trisomy 21 genotype (Figure 13.7).

ارتباط بالتعلم

Visualize adding a chromosome that leads to Down syndrome in this video simulation.

Polyploidy

We call an individual with more than the correct number of chromosome sets (two for diploid species) polyploid . For instance, fertilizing an abnormal diploid egg with a normal haploid sperm would yield a triploid zygote. تعد الحيوانات متعددة الصيغ الصبغية نادرة للغاية ، مع وجود أمثلة قليلة فقط بين الديدان المفلطحة والقشريات والبرمائيات والأسماك والسحالي. Polyploid animals are sterile because meiosis cannot proceed normally and instead produces mostly aneuploid daughter cells that cannot yield viable zygotes. Rarely, polyploid animals can reproduce asexually by haplodiploidy, in which an unfertilized egg divides mitotically to produce offspring. In contrast, polyploidy is very common in the plant kingdom, and polyploid plants tend to be larger and more robust than euploids of their species (Figure 13.8).

عدم ارتباط كروموسوم الجنس في البشر

يُظهر البشر تأثيرات ضارة كبيرة مع التثلث الصبغي الجسدي والوحيدات. لذلك ، قد يبدو من غير المنطقي أن الإناث والذكور يمكن أن يعملوا بشكل طبيعي ، على الرغم من أنهم يحملون أعدادًا مختلفة من الكروموسوم X. Rather than a gain or loss of autosomes, variations in the number of sex chromosomes occur with relatively mild effects. In part, this happens because of the molecular process X inactivation . Early in development, when female mammalian embryos consist of just a few thousand cells (relative to trillions in the newborn), one X chromosome in each cell inactivates by tightly condensing into a quiescent (dormant) structure, or a Barr body. The chance that an X chromosome (maternally or paternally derived) inactivates in each cell is random, but once this occurs, all cells derived from that one will have the same inactive X chromosome or Barr body. من خلال هذه العملية ، تعوض الإناث عن جرعتها الجينية المزدوجة من الكروموسوم X. In so-called “tortoiseshell” cats, we observe embryonic X inactivation as color variegation (Figure 13.9). Females that are heterozygous for an X-linked coat color gene will express one of two different coat colors over different regions of their body, corresponding to whichever X chromosome inactivates in that region's embryonic cell progenitor.

الفرد الذي يحمل عددًا غير طبيعي من الكروموسومات X سوف يعطل جميع كروموسومات X باستثناء كروموسوم X واحد في كل خلية من خلاياه. ومع ذلك ، حتى الكروموسومات X المعطلة تستمر في التعبير عن عدد قليل من الجينات ، ويجب إعادة تنشيط الكروموسومات X من أجل النضج المناسب للمبايض الأنثوية. As a result, X-chromosomal abnormalities typically occur with mild mental and physical defects, as well as sterility. إذا كان الكروموسوم X غائبًا تمامًا ، فلن ينمو الفرد في الرحم.

Scientists have identified and characterized several errors in sex chromosome number. Individuals with three X chromosomes, triplo-X, are phenotypically female but express developmental delays and reduced fertility. يتوافق النمط الجيني XXY ، المقابل لنوع واحد من متلازمة كلاينفيلتر ، مع الأفراد الذكور الذين لديهم خصيتين صغيرتين وأثداء متضخمة ونقص شعر الجسم. توجد أنواع أكثر تعقيدًا من متلازمة كلاينفيلتر حيث يمتلك الفرد ما يصل إلى خمسة كروموسومات إكس. في جميع الأنواع ، يخضع كل كروموسوم X باستثناء واحد إلى تعطيل للتعويض عن الجرعة الجينية الزائدة. We see this as several Barr bodies in each cell nucleus. متلازمة تيرنر ، التي تتميز بالنمط الجيني X0 (أي كروموسوم جنس واحد فقط) ، تتوافق مع أنثى ذات نمط ظاهري ذات قامة قصيرة ، وجلد مكفف في منطقة الرقبة ، وضعف السمع والقلب ، والعقم.

الازدواجية والحذف

In addition to losing or gaining an entire chromosome, a chromosomal segment may duplicate or lose itself. غالبًا ما ينتج عن الازدواجية والحذف ذرية تبقى على قيد الحياة ولكنها تظهر تشوهات جسدية وعقلية. قد تندمج مقاطع الكروموسومات المضاعفة مع الكروموسومات الموجودة أو قد تكون حرة في النواة. Cri-du-chat (from the French for “cry of the cat”) is a syndrome that occurs with nervous system abnormalities and identifiable physical features that result from a deletion of most 5p (the small arm of chromosome 5) (Figure 13.10). يُصدر الأطفال الذين لديهم هذا النمط الجيني صرخة مميزة عالية النبرة يعتمد عليها اسم الاضطراب.

إعادة ترتيب الهيكلية الصبغية

تميز علماء الخلايا بالعديد من عمليات إعادة الترتيب الهيكلية في الكروموسومات ، لكن الانقلابات والانعكاسات الصبغية هي الأكثر شيوعًا. We can identify both during meiosis by the adaptive pairing of rearranged chromosomes with their former homologs to maintain appropriate gene alignment. If the genes on two homologs are not oriented correctly, a recombination event could result in losing genes from one chromosome and gaining genes on the other. هذا من شأنه أن ينتج أمشاج اختلال الصيغة الصبغية.

انقلابات الكروموسوم

انقلاب الكروموسوم هو انفصال ، دوران 180 درجة ، وإعادة إدخال جزء من الكروموسوم. Inversions may occur in nature as a result of mechanical shear, or from transposable elements' action (special DNA sequences capable of facilitating rearranging chromosome segments with the help of enzymes that cut and paste DNA sequences). Unless they disrupt a gene sequence, inversions only change gene orientation and are likely to have more mild effects than aneuploid errors. However, altered gene orientation can result in functional changes because regulators of gene expression could move out of position with respect to their targets, causing aberrant levels of gene products.

An inversion can be pericentric and include the centromere, or paracentric and occur outside the centromere (Figure 13.11). A pericentric inversion that is asymmetric about the centromere can change the chromosome arms' relative lengths, making these inversions easily identifiable.

When one homologous chromosome undergoes an inversion but the other does not, the individual is an inversion heterozygote. للحفاظ على المشابك نقطة بنقطة أثناء الانقسام الاختزالي ، يجب أن يشكل متماثل واحد حلقة ، ويجب أن يتشكل المتماثل الآخر حوله. Although this topology can ensure that the genes correctly align, it also forces the homologs to stretch and can occur with imprecise synapsis regions (Figure 13.12).

اتصال التطور

The Chromosome 18 Inversion

Not all chromosomes' structural rearrangements produce nonviable, impaired, or infertile individuals. In rare instances, such a change can result in new species evolving. In fact, a pericentric inversion in chromosome 18 appears to have contributed to human evolution. هذا الانقلاب غير موجود في أقرب أقربائنا الجيني ، الشمبانزي. يختلف البشر والشمبانزي من الناحية الوراثية الخلوية عن طريق الانقلابات المحيطة بالمركز على العديد من الكروموسومات وعن طريق اندماج اثنين من الكروموسومات المنفصلة في الشمبانزي والتي تتوافق مع الكروموسوم الثاني في البشر.

Scientists believe the pericentric chromosome 18 inversion occurred in early humans following their divergence from a common ancestor with chimpanzees approximately five million years ago. اقترح الباحثون الذين ميزوا هذا الانعكاس أن ما يقرب من 19000 قاعدة نيوكليوتيد قد تم تكرارها على 18p ، وتم قلب المنطقة المضاعفة وإعادة إدخالها على الكروموسوم 18 لإنسان أسلاف.

تشير المقارنة بين جينات الإنسان والشمبانزي في منطقة هذا الانقلاب إلى وجود جينين -روك 1 و USP14—that are adjacent on chimpanzee chromosome 17 (which corresponds to human chromosome 18) are more distantly positioned on human chromosome 18. This suggests that one of the inversion breakpoints occurred between these two genes. ومن المثير للاهتمام أن البشر والشمبانزي يعبرون عن ذلك USP14 بمستويات مميزة في أنواع خلايا معينة ، بما في ذلك الخلايا القشرية والخلايا الليفية. ربما أدى انعكاس الكروموسوم 18 في أسلاف الإنسان إلى تغيير موضع جينات معينة وإعادة ضبط مستويات تعبيرها بطريقة مفيدة. لأن كليهما روك 1 و USP14 encode cellular enzymes, a change in their expression could alter cellular function. We do not know how this inversion contributed to hominid evolution, but it appears to be a significant factor in the divergence of humans from other primates. 1

الترجمة

A translocation occurs when a chromosome segment dissociates and reattaches to a different, nonhomologous chromosome. يمكن أن تكون عمليات النقل حميدة أو لها تأثيرات مدمرة اعتمادًا على كيفية تغيير مواقع الجينات فيما يتعلق بالتسلسلات التنظيمية. Notably, specific translocations have occurred with several cancers and with schizophrenia. Reciprocal translocations result from exchanging chromosome segments between two nonhomologous chromosomes such that there is no genetic information gain or loss (Figure 13.13).


شاهد الفيديو: تعدد المجموعات الكروموسومية (قد 2022).


تعليقات:

  1. Irving

    لقد فكرت ومسح هذا السؤال

  2. Carlson

    إجابة جيدة

  3. Amall

    أنصحك بزيارة الموقع الذي يحتوي على العديد من المقالات حول الموضوع الذي يهمك.

  4. Hurst

    ونعم

  5. Abram

    نعم نعم نعم! من الضروري رؤية كل شيء!



اكتب رسالة