Biologie pro bakaláře - Cytogenetika I
Transcript of Biologie pro bakaláře - Cytogenetika I
Cytogenetika I.
Jak geneticky podmíněná onemocnění vyšetřujeme?
rodinagenealogické
vyšetření
chromozomy
cytogenetické vyšetření
DNAmolekulárně-
biologické vyšetření
pacient
Rozlišujeme
• Základní („klasická“) cytogenetická vyšetření – k identifikaci chromozomů a jejich změn využívají
zpravidla barvicích metod (Giemsa, Wright, fluorescenční barviva)
– až na výjimky je třeba získat chromozomy z metafázních buněk
• Molekulárně cytogenetická vyšetření– Identifikují změny chromozomů molekulárně
biologickými metodami– hybridizace in situ, PRINS, PCR in situ, fluorescenční
kvantitativní PCR, MLPA, MAPH– K vyšetření většinou postačí jádra interfázních buněk
Vyšetření v klinické cytogenetice
• Preimplantační– Pólová tělíska oocytů
– Buňky embrya po IVF
• Prenatální– Choriové klky (CVS od 11. t.t.)
– Amniocyty (amniocentéza od 16. t.t.)
– Krev z vena umbilicalis (kordocentéza od 20. t.t.)
– Fibroblasty z kožní biopsie plodu
– Fetální buňky v krvi matky
• Postnatální
Vzorky tkání pro postnatální vyšetření
• Periferní krev
• Fibroblasty z kožní biopsie
• Kostní dřeň (hemoblastózy)
• Nádor
• Sekční materiál (v případě
úmrtí pacienta)
• Buňky z bukálního stěru ústní
sliznice (jen výjimečně – při
stanovení sex chromatinu,
popř. analýze FISH na
interfázních buňkách)
V případě, že chceme získat chromozomový preparát, odebíráme
krev do zkumavky s lithium-heparinem, kůži desinfikujeme
alkoholem.
Morfologie chromozomů.
Chromozom je nukleohistonový komplex
Histony obsahují pozitivně nabité (bázické) aminokyseliny.
Ty se vážou k negativně nabitým vláknům DNA, která
mají kyselý charakter.
Methylace, acetylace a fosforylace histonů mají vztah ke genové expresi a
ke změnám chromatinové struktury
Methylace histonů (popř. DNA) většinou vypíná transkripci genů.
Acetylace histonů transkripci genů většinou spouští.
Fosforylace – význam není jasný (kondenzace chromatinu?,
aktivace genů?, tvorba nukleozomu?).
Acetylace – lysin, methylace – arginin, lysin, threonin, fosforylace – serin
Chromatinové vlákno
Nukleosomy v lidové tvořivosti
Chromatinové vlákno vytváří chromozom
Kondenzace nukleo-
histonového vlákna
Euchromatin a heterochromatin
HC
HC
ECHC
sex chromatin (Barrovo tělísko)
jaderný obal
vyšší transkripční aktivita nižší transkripční aktivita
Morfologie
chromozomů,
karyotyp
Chromozom
krátké (p-) raménko
dlouhé (q-) raménko
centromera
chromatida
telomera
telomera
repetitivní (satelitní) sekvence
DNA
repetitivní sekvence
(TTAGGG)n
repetitivní sekvence
(TTAGGG)n
DNA
Centromera
Lidské chromozomy označené tzv.
pancentromerickou sondou.
Kolik má chromozom chromatid?
syntéza (replikace)
DNA
DNA
chromozom
1 chromatida = 1 molekula DNA
Typy chromozomů
metacentrický
(mediocentrický)
submetacentrický
(submediocentrický)
akrocentrický telocentrický
Satelity neboli organizátory
jadérka – NOR(nesměšovat se satelitní DNA)
Chromozomové složení buňky udává karyotyp
Karyotyp lidské somatické buňky
Idiogram lidských chromozomů
Lidská somatická buňka obsahuje:
• 23 párů, tj. 46 chromozomů
– 22 párů autozomů
– 1 pár gonozomů (XX nebo XY)
• 7 velikostně a morfologicky odlišných
skupin chromozomů (A, B, C, D, E, F, G)
Základní morfologické skupiny chromozomů
6 – 12
13 – 15
19 – 20 21 – 22
4 – 5
A BC
D EF G
Zápis karyotypu podle mezinárodní cytogenetické nomenklatury
• Muž … 46,XY
• Žena … 46,XX
• Udáváme celkový počet všech
chromozomů a pak konstituci gonozomů
Buněčný cyklus
interfáze
M
Buněčný cyklus
G1G2
S
M
Buněčný cyklus
syntéza DNA
S
G2
G1
M
G0 - fáze
Kontrolní body buněčného cyklu
M-fáze
• = jaderné dělení:
– Mitóza (dělení somatických buněk)
– Meióza (vznik pohlavních buněk)
Mitóza
• Jaderné dělení
– Profáze
– (Prometafáze)
– Metafáze
– Anafáze
– Telofáze
• Buněčné dělení
– Cytokineze
Mitóza u nádorových buněkPorucha regulace buněčného cyklu vede ke vzniku
nádorových buněk. Ty se zpravidla vyznačují vysokou mitotickou aktivitou, která může mít za následek poruchy
rozchodu (nondisjunkce) chromozomů.
1. meiotické dělení
2. meiotické dělení
2n
n n
n nn n
gamety
Meióza
Meióza
1. meiotické dělení
(redukční)
2. meiotické dělení
(ekvační)
1 diploidní buňka
4 haploidní buňky
2n
nn
nnnn
Crossing-over (v profázi 1.meiotického dělení)
párování homologických chromozomů
(bivalent)
crossing-overchromozomy s
rekombinovanými chromatidami
Crossing-over
Meióza
1. meiotické dělení
(redukční)
2. meiotické dělení
(ekvační)
1 diploidní buňka
4 haploidní buňky
2n
nn
nnnn
Crossing-over (v profázi 1.meiotického dělení)
n n
1. meiotické dělení
2. meiotické dělení
n n
primární spermatocyt
sekundární spermatocyty
spermie
n n
2nSpermatogeneze
1 primární spermatocyt
4 spermie
n n
1. meiotické dělení
2. meiotické dělení
primární oocyt
sekundární oocyt
zralý oocyt (vajíčko)
nn
2n
druhé pólové tělísko
první pólové tělísko
Oogeneze1 primární
oocyt
1 vajíčko
Chromozomové aberace
Chromozomové aberace
• Změny struktury nebo počtu chromozomů
• Rozlišujeme:– Numerické aberace– Strukturní aberace
• Od aberací často odlišujeme chromozomové varianty (chromozomové polymorfismy), které jsou projevem variability a nemají patologické následky.
Numerické chromozomové aberace
• Polyploidie – znásobení celé haploidní chromozomové sady– Triploidie 3n– Tetraploidie 4n
• Aneuploidie – počet chromozomů není celým násobkem haploidní chromozomové sady– u somatických buněk
• Trizomie 2n+1• Monozomie 2n – 1• Tetrazomie 2n + 2
– u gamet• Nulizomie n – 1• Dizomie n + 1
Normální karyotyp
Triploidie
Trizomie
Monozomie
Aneuploidie
Polyploidie
Polyploidie
Triploidie 69,XXY
Parciální hydatidiformní mola
Vznik triploidie
2n
n
n
2n
n
nn
splynutí diploidní a haploidní gametynejčastější
případ: dispermie
Aneuploidie
Aneuploidie vznikají chybným rozchodem chromozomů neboli nondisjunkcí
Nondisjukce:
• Meiotická
• Mitotická
vznik mozaiky
Příkladem aneuploidie je Downův syndrom –
trizomie chromozomu 21
Downův syndrom (trizomie chromozomu 21)
Zápis trizomie 21 podle cytogenetické nomenklatury
47,XX,+21(dívka s D.s.)
47,XY,+21(chlapec s D.s.)
Downův syndrom
Downův syndrom
Epikantus „Opičí“ rýha
Fenotypové znaky Downova syndromu
Trizomie 21 u plodu
Riziko narození dítěte s Downovým syndromem je závislé na věku matky
45
Indikace prenatálního
vyšetření
Mozaika• Přítomnost dvou a více buněčných linií o
rozdílném karyotypu (genotypu) v jednom organismu.
• U Downova syndromu nacházíme vzácně mozaiku s normálních a trizomických buněk
• Příklad zápisu podle ISCN:– 47,XY,+21[20]/46,XX[60]– V hranatých závorkách uvádíme počet
vyšetřených buněk s daným karyotypem.
Na shledanou!