ISOCHROMOSOME: ĐỊNH NGHĨA, NGUỒN GỐC, CÁC BỆNH LÝ LIÊN QUAN - SINH HỌC - 2026

Một isochromosome là một nhiễm sắc thể bất thường metacentric được gây ra bởi sự mất mát của một trong những cánh tay của nhiễm sắc thể của cha mẹ và sự trùng lặp hậu quả của cánh tay mà được bảo tồn.

Có hai cơ chế đã được đề xuất để giải thích sự phát sinh của loại bất thường di truyền này. Đề xuất được chấp nhận nhiều hơn trong số hai đề xuất rằng isochromosomes bắt nguồn trong quá trình phân chia tế bào, là sản phẩm của sự phân chia theo chiều ngang của tâm động chứ không phải theo chiều dọc.

Hình thành Isochromosome. Tác giả Miguelferig, từ Wikimedia Commons.

Vì kết quả bao gồm sự thay đổi thông tin di truyền có trong nhiễm sắc thể của cha mẹ, nhiều rối loạn di truyền có thể bắt nguồn. Hội chứng Turner, xảy ra do sự sao chép của nhánh dài của nhiễm sắc thể X và mất nhánh ngắn, được nghiên cứu nhiều nhất về các rối loạn này.

Ngoài ra, nhiều loại ung thư cũng liên quan đến các loại bất thường này. Vì vậy, nghiên cứu về isochromosomes đã trở thành một lĩnh vực nghiên cứu hấp dẫn và quan trọng.

Isochromosome: một bất thường về cấu trúc nhiễm sắc thể

Nhiễm sắc thể đồng phân là một bất thường cấu trúc nhiễm sắc thể dẫn đến nhiễm sắc thể kỳ dị không bình thường. Nguyên nhân là do mất một trong các nhánh của chromatid và sự sao chép tiếp theo của nhánh chưa được xóa.

Nói cách khác, trên nhiễm sắc thể này cả hai nhánh của nhiễm sắc thể đều giống nhau về mặt hình thái và di truyền. Sự nhân đôi này dẫn đến việc cắt bỏ một phần hoặc tam nhiễm một phần.

Monosomy là một thuật ngữ được sử dụng để chỉ thực tế là thông tin di truyền chứa trong một locus được tìm thấy trong một bản sao duy nhất. Một tình huống bất thường trong tế bào lưỡng bội, nơi luôn có hai bản sao. Bây giờ, người ta nói rằng đó là một phần khi thông tin bị mất được tìm thấy trên nhiễm sắc thể khác của cặp.

Mặt khác, thể ba nhiễm gây ra bởi kiểu phá vỡ cấu trúc này là một phần, bởi vì thông tin di truyền chứa trong một cánh tay hiện diện ở ba bản sao.

Tuy nhiên, hai trong số các bản sao này giống nhau, là sản phẩm của sự kiện nhân đôi của một trong các nhánh ở một trong các nhiễm sắc thể của cặp.

Gốc

Các cơ chế tạo ra isochromosomes vẫn chưa được làm sáng tỏ đầy đủ. Tuy nhiên, hai giải thích được đưa ra cho đến nay vẫn được ủng hộ.

Điều đầu tiên trong số chúng, được chấp nhận nhiều nhất, nói rằng trong quá trình phân chia tế bào, tâm động được hình thành bởi sự phân chia ngang và không theo chiều dọc, như nó thường xảy ra trong điều kiện bình thường. Điều này dẫn đến việc mất một trong các nhánh của nhiễm sắc thể bố mẹ và sự nhân đôi sau đó của nhánh vẫn còn nguyên vẹn.

Cơ chế thứ hai liên quan đến sự tách rời của một trong các cánh tay và kết quả là sự hợp nhất của nó với các crômatit con ngay trên tâm động, tạo ra nhiễm sắc thể có hai tâm động (nhiễm sắc thể tâm động). Đổi lại, một trong hai tâm động này bị mất hoàn toàn chức năng, điều này làm cho sự phân ly nhiễm sắc thể trong quá trình phân bào diễn ra bình thường.

Bệnh lý liên quan

Sự hình thành các isochromosomes dẫn đến sự mất cân bằng về lượng thông tin di truyền được giữ bởi các nhiễm sắc thể của cha mẹ. Những sự mất cân bằng này thường dẫn đến sự xuất hiện của các rối loạn di truyền, được chuyển thành các bệnh lý cụ thể.

Trong số nhiều hội chứng có liên quan đến loại bất thường cấu trúc này, chúng tôi tìm thấy hội chứng Turner. Tình trạng này được biết đến nhiều nhất, trên thực tế, nó liên quan đến báo cáo đầu tiên về nhiễm sắc thể isoch ở người. Loại thứ hai xuất phát từ sự hình thành nhiễm sắc thể đẳng cấp X, trong đó nhánh ngắn của nhiễm sắc thể ban đầu bị mất và nhánh dài đã được nhân đôi.

Nhiều cuộc điều tra đã chỉ ra rằng sự hiện diện của isochromosomes là nguyên nhân dẫn đến sự phát triển của nhiều loại ung thư, trong đó nổi bật là bệnh bạch cầu dòng tủy mãn tính liên quan đến isochromosome i (17q). Những phát hiện này làm cho các isochromosomes trở thành một tiêu điểm có liên quan cao đối với các nhà nghiên cứu.

Nhiễm sắc thể là gì?

Trong tất cả các tế bào sống, DNA được đóng gói trong các cấu trúc có tổ chức cao gọi là nhiễm sắc thể.

Quá trình đóng gói này trong tế bào nhân thực diễn ra nhờ sự tương tác của DNA với các protein được gọi là histone, trong một nhóm tám đơn vị (octamer) tạo thành một nucleosome.

Thể nhân (đơn vị cơ bản của tổ chức chất nhiễm sắc) bao gồm một octamer histone bao gồm các dimer histone H2A, H2B, H3 và H4. Cấu trúc của octamer giống như một sợi chỉ qua đó phân tử DNA lớn được quấn.

Sự uốn lượn của phân tử DNA, thông qua một số lượng lớn các nuclesome được liên kết với nhau bởi các vùng đệm liên kết với một loại histone khác (H1) được gọi là liên kết, cuối cùng làm phát sinh nhiễm sắc thể. Phần sau có thể được nhìn thấy dưới kính hiển vi như các cơ quan được xác định rõ ràng trong quá trình phân chia tế bào (nguyên phân và nguyên phân).

Mỗi loài lưỡng bội có số lượng cặp nhiễm sắc thể được xác định rõ. Mỗi cặp có kích thước và hình dạng khác nhau để dễ dàng nhận biết.

Cấu trúc của nhiễm sắc thể

Nhiễm sắc thể có cấu trúc khá đơn giản, được hình thành bởi hai nhánh song song (cromatid) được nối với nhau qua tâm động, một cấu trúc DNA dày đặc.

Tâm động cắt mỗi chromatid thành hai nhánh, một nhánh có chiều dài ngắn được gọi là "nhánh P" và một nhánh có chiều dài lớn hơn được gọi là "nhánh Q". Trong mỗi nhánh của mỗi chromatid, các gen được sắp xếp ở các vị trí giống nhau.

Hình thành Isochromosome. Bởi Miguelferig, từ Wikimedia Commons

Vị trí của tâm động dọc theo mỗi chromatid làm phát sinh các kiểu cấu trúc khác nhau của nhiễm sắc thể:

- Tâm động: là tâm động chiếm vị trí rất gần với một trong các đầu mút, bắt nguồn từ một nhánh rất dài so với đầu kia.

- Tâm động: ở loại NST này, tâm động chiếm vị trí giữa làm phát sinh các nhánh có chiều dài bằng nhau.

- Cận trung tâm: đây là những tâm động chỉ hơi lệch khỏi trung tâm, tạo ra các nhánh phân kỳ rất nhỏ về chiều dài.

Bất thường nhiễm sắc thể

Mỗi nhiễm sắc thể tạo nên karyotype của một cá thể chứa hàng triệu gen, mã hóa vô số các protein thực hiện các chức năng khác nhau, cũng như các trình tự điều hòa.

Bất kỳ sự kiện nào tạo ra các biến thể về cấu trúc, số lượng hoặc kích thước của nhiễm sắc thể đều có thể dẫn đến sự thay đổi về số lượng, chất lượng và vị trí của thông tin di truyền có trong chúng. Những thay đổi này có thể dẫn đến những điều kiện thảm khốc, cả về sự phát triển và hoạt động của các cá nhân.

Những bất thường này thường được tạo ra trong quá trình phát sinh giao tử hoặc trong giai đoạn đầu của quá trình phát triển phôi và, mặc dù chúng có xu hướng rất đa dạng, chúng đã được đơn giản hóa thành hai loại: bất thường về cấu trúc nhiễm sắc thể và bất thường về số lượng nhiễm sắc thể.

Cái trước liên quan đến các biến thể về số lượng nhiễm sắc thể tiêu chuẩn, nghĩa là, chúng ám chỉ sự mất hoặc đạt được của nhiễm sắc thể, trong khi cái sau đề cập đến sự mất, nhân đôi hoặc đảo ngược một phần của nhiễm sắc thể

Người giới thiệu

1. Alberts B, Johnson AD, Lewis J, Morgan D, Raff M, Roberts K, Walter P. (2014) Sinh học phân tử của tế bào (Phiên bản thứ 6). WW Norton & Company, New York, NY, Hoa Kỳ.
2. Annunziato A. Bao bì DNA: Nucleosomes và chromatin. Giáo dục Tự nhiên. Năm 2008; 1:26.
3. Caspersson T, Lindsten J, Zech L. Bản chất của sai lệch cấu trúc nhiễm sắc thể X trong hội chứng Turner được tiết lộ qua phân tích huỳnh quang mù tạt quinacrine. Hereditas. Năm 1970; 66: 287-292.
4. de la Chapelle A. Làm thế nào để phát sinh isochromosome của con người? Cytogenet gen ung thư. Năm 1982; 5: 173-179.
5. Fraccaro M, Ikkos D, Lindsten J, Luft R, Kaijser K. Một loại bất thường nhiễm sắc thể mới trong rối loạn phát triển tuyến sinh dục. Lancet. Năm 1960; 2: 1144.
6. Hội thảo quốc tế đầu tiên về nhiễm sắc thể trong bệnh bạch cầu. Nhiễm sắc thể trong bệnh bạch cầu bạch cầu hạt mạn tính Phi-dương tính. Br J Haematol. Năm 1978; 39: 305-309.
7. Mitelman F, Levan G. Phân nhóm các sai lệch đối với các nhiễm sắc thể cụ thể ở người. Hereditas. Năm 1978; 89: 207-232.
8. Simpson JL. Rối loạn Phân biệt Giới tính. 1970. Nhà xuất bản Học thuật, New York, San Francisco, London.
9. Vinuesa M, Slavutsky I, Larripa I. Sự hiện diện của isochromosomes trong các bệnh huyết học. Cytogenet gen ung thư. Năm 1987; 25: 47-54.