ISOCHROMOSOM: DEFINITION, URSPRUNG, ASSOZIIERTE PATHOLOGIEN - BIOLOGIE - 2025

Ein Isochromosom ist ein abnormales metazentrisches Chromosom, das durch den Verlust eines der Arme des Elternchromosoms und die daraus resultierende Verdoppelung des erhaltenen Arms verursacht wird.

Es wurden zwei Mechanismen vorgeschlagen, um die Entstehung dieser Art von genetischer Anomalie zu erklären. Die akzeptiertere der beiden schlägt vor, dass Isochromosomen während des Prozesses der Zellteilung als Produkt einer transversalen Teilung des Zentromers und nicht in Längsrichtung entstehen.

Bildung eines Isochromosoms. Von Miguelferig aus Wikimedia Commons.

Da das Ergebnis in einer Veränderung der im elterlichen Chromosom enthaltenen genetischen Information besteht, können zahlreiche genetische Störungen entstehen. Das Turner-Syndrom, das aufgrund der Verdoppelung des langen Arms des X-Chromosoms und des Verlusts des kurzen Arms auftritt, wurde am häufigsten untersucht.

Darüber hinaus sind viele Arten von Krebs mit diesen Arten von Anomalien verbunden. Daher ist die Untersuchung von Isochromosomen zu einem attraktiven und wichtigen Forschungsgebiet geworden.

Isochromosom: eine strukturelle Chromosomenanomalie

Ein Isochromosom ist eine strukturelle Chromosomenanomalie, die zu einem aberranten metazentrischen Chromosom führt. Dies wird durch den Verlust eines der Arme eines Chromatids und die anschließende Verdoppelung des nicht gelösten Arms verursacht.

Mit anderen Worten, auf diesem Chromosom sind beide Arme eines Chromatids morphologisch und genetisch identisch. Diese Verdoppelung führt zu einer partiellen Monosomie oder partiellen Trisomie.

Monosomie ist ein Begriff, der verwendet wird, um die Tatsache zu bezeichnen, dass die in einem Ort enthaltene genetische Information in einer einzigen Kopie gefunden wird. Eine Situation, die in diploiden Zellen abnormal ist, in denen immer zwei Kopien vorhanden sind. Nun wird gesagt, dass es teilweise ist, wenn die verlorene Information auf dem anderen Chromosom des Paares gefunden wird.

Andererseits ist die durch diese Art von Strukturstörung verursachte Trisomie teilweise, da die in einem Arm enthaltene genetische Information in drei Kopien vorhanden ist.

Zwei dieser Kopien sind jedoch das gleiche Produkt des Duplikationsereignisses eines der Arme in einem der Chromosomen des Paares.

Ursprung

Die Mechanismen, durch die Isochromosomen erzeugt werden, müssen noch vollständig aufgeklärt werden. Es werden jedoch zwei bisher gemachte Erklärungen unterstützt.

Der erste, der am meisten akzeptierte, besagt, dass das Zentromer während der Zellteilung durch transversale und nicht durch longitudinale Teilung gebildet wird, wie es normalerweise unter normalen Bedingungen auftritt. Dies führt zum Verlust eines der Arme des Elternchromosoms und zur anschließenden Verdoppelung des intakten Arms.

Der zweite der Mechanismen beinhaltet die Ablösung eines der Arme und die daraus resultierende Fusion der Tochterchromatiden direkt über dem Zentromer, wodurch ein Chromosom mit zwei Zentromeren (dzentrisches Chromosom) entsteht. Eines dieser beiden Zentromere weist wiederum einen vollständigen Funktionsverlust auf, der es ermöglicht, dass die Chromosomensegregation während der Zellteilung normal erfolgt.

Assoziierte Pathologien

Die Bildung von Isochromosomen führt zu einem Ungleichgewicht in der Menge der genetischen Information, die von den Chromosomen der Eltern gehalten wird. Diese Ungleichgewichte führen häufig zum Auftreten genetischer Störungen, die sich in spezifischen Pathologien niederschlagen.

Unter den vielen Syndromen, die mit dieser Art von struktureller Abnormalität in Verbindung gebracht wurden, finden wir das Turner-Syndrom. Dieser Zustand ist der bekannteste, tatsächlich hängt er mit dem ersten Bericht über ein Isochromosom beim Menschen zusammen. Letzteres beruht auf der Bildung eines X-Isochromosoms, bei dem der kurze Arm des ursprünglichen Chromosoms verloren gegangen ist und der lange Arm dupliziert wurde.

Zahlreiche Untersuchungen haben gezeigt, dass das Vorhandensein von Isochromosomen der Auslöser für die Entwicklung zahlreicher Krebsarten ist, unter denen die mit Isochromosom i (17q) verbundene chronische myeloische Leukämie auffällt. Diese Ergebnisse machen Isochromosomen zu einem hochrelevanten Schwerpunkt für Forscher.

Was ist ein Chromosom?

In allen lebenden Zellen ist DNA in hochorganisierten Strukturen verpackt, die als Chromosomen bezeichnet werden.

Diese Verpackung in eukaryotischen Zellen erfolgt dank der Wechselwirkung von DNA mit Proteinen, sogenannten Histonen, die in einer Gruppe von acht Einheiten (Oktamer) ein Nukleosom bilden.

Das Nukleosom (Grundeinheit der Organisationseinheit von Chromatin) besteht aus einem Histonoctamer, das aus den Histondimeren H2A, H2B, H3 und H4 besteht. Die Oktamerstruktur ähnelt einer Garnrolle, durch die das große DNA-Molekül gewickelt wird.

Die Wicklung des DNA-Moleküls durch eine große Anzahl von Nukleosomen, die durch Spacer-Regionen miteinander verbunden sind, die mit einem anderen Histontyp (H1) assoziiert sind, der als Linker bezeichnet wird, führt schließlich zu Chromosomen. Letzteres kann unter dem Mikroskop als genau definierte Körper während der Zellteilung (Mitose und Meiose) gesehen werden.

Jede diploide Spezies hat eine genau definierte Anzahl von Chromosomenpaaren. Jedes Paar unterscheidet sich in Größe und Form zur einfachen Identifizierung.

Struktur der Chromosomen

Chromosomen haben eine ziemlich einfache Struktur, die aus zwei parallelen Armen (Chromatiden) besteht, die durch das Zentromer verbunden sind, eine dicht gepackte DNA-Struktur.

Die Zentromerschnitte teilen jedes Chromatid in zwei Arme, einen von kurzer Länge, der als "P-Arm" bezeichnet wird, und einen von größerer Länge, der als "Q-Arm" bezeichnet wird. In jedem der Arme jedes Chromatids sind die Gene an identischen Stellen angeordnet.

Bildung eines Isochromosoms. Von Miguelferig aus Wikimedia Commons

Die Position des Zentromers entlang jedes Chromatids führt zu unterschiedlichen Strukturtypen von Chromosomen:

- Akrozentrisch: diejenigen, bei denen das Zentromer eine Position sehr nahe an einem der Enden einnimmt und einen sehr langen Arm in Bezug auf das andere hervorbringt .

- Metazentrisch: Bei dieser Art von Chromosomen nimmt das Zentromer eine mittlere Position ein, wodurch Arme gleicher Länge entstehen.

- Submetazentrisch: Das heißt, das Zentromer ist nur geringfügig vom Zentrum entfernt, was zu Armen führt, deren Länge sehr gering ist.

Chromosomenanomalien

Jedes der Chromosomen, aus denen der Karyotyp eines Individuums besteht, enthält Millionen von Genen, die eine endlose Anzahl von Proteinen codieren, die unterschiedliche Funktionen sowie regulatorische Sequenzen erfüllen.

Jedes Ereignis, das zu Variationen in der Struktur, Anzahl oder Größe der Chromosomen führt, kann zu Änderungen in der Menge, Qualität und Position der darin enthaltenen genetischen Informationen führen. Diese Veränderungen können zu katastrophalen Bedingungen führen, sowohl in der Entwicklung als auch in der Funktionsweise des Einzelnen.

Diese Anomalien werden im Allgemeinen während der Gametogenese oder in den frühen Stadien der Embryonalentwicklung erzeugt und obwohl sie dazu neigen, extrem unterschiedlich zu sein, wurden sie in zwei Kategorien vereinfacht: strukturelle Chromosomenanomalien und numerische Chromosomenanomalien.

Ersteres beinhaltet Variationen in der Standardanzahl von Chromosomen, das heißt, sie spielen auf den Verlust oder Gewinn von Chromosomen an, während letzteres sich auf den Verlust, die Vervielfältigung oder die Inversion eines Teils des Chromosoms bezieht

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