Каріотип

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Набір хромосом (праворуч) і систематизований жіночий каріотип 46 XX (ліворуч). Одержано методом спектрального каріотипування.
Каріотип 46,XY,t(1;3)(p21;q21), del(9)(q22): показано транслокацію (перенесення фрагмента) між 1-ю і 3-ю хромосомами, делецію (втрату ділянки) 9-ї хромосоми. Маркіровка ділянок хромосом подана як за комплексами поперечних міток (класична каріотипізація, смуги) так і за спектром флуоресценції (колір, спектральна каріотипізація).

Каріотип — набір хромосом, специфічний для кожного виду організмів; характеризується певною кількістю хромосом та особливістю їхньої будови.

Каріотипом іноді називають візуальне представлення повного хромосомного набору (каріограми).

Номенклатура[ред.ред. код]

З метою систематизації цитогенетичних описів розроблена Міжнародна цитогенетична номенклатура (International System for Cytogenetic Nomenclature, ISCN), основана на диференційному забарвленні хромо­сом, яка дозволяє докладно описати окремі хромосоми та їх ділянки. Запис має такий формат:

[номер хромосоми] [плече] [номер ділянки].[номер смуги]

довге плече хромосоми позначають літерою q, коротке — літерою p, хромосомні аберації позначають додатковими символами. Також у науковій літературі часто можна зустріти такі позначення: FN - фундаментальне число, це сумарна кількість хромосомних плечей; 2n - диплоїдний набір хромосом.

Визначення каріотипу[ред.ред. код]

Зовнішній вигляд хромосом істотно змінюється протягом клітинного циклу: протягом інтерфази хромосоми локалізовані в ядрі, як правило, деспіралізовані й важкодоступні для спостереження, тому для визначення каріотипу використовуються клітини в одній із стадій їх поділу - метафазі мітозу.

Процедура визначення каріотипу[ред.ред. код]

Для процедури визначення каріотипу можуть бути використані будь-які популяції клітин, які діляться, для визначення людського каріотипу використовується або одноядерні лейкоцити, витягнуті з проби крові, розподіл яких провокується додаванням мітогенів, або культури клітин, що активно діляться в нормі (фібробласти шкіри, клітини кісткового мозку). Збагачення популяції клітинної культури проводиться зупинкою поділу клітин на стадії метафази мітозу додаванням колхіцину - алкалоїду, що блокує утворення мікротрубочок і «розтягання» хромосом до полюсів поділу клітини і перешкоджає тим самим завершення мітозу.

Отримані клітини в стадії метафази фіксують, фарбують і фотографують під мікроскопом; з набору отриманих фотографій формують систематизований каріотип - нумерований набір пар гомологічних хромосом (аутосом). Зображення хромосом при цьому орієнтують вертикально короткими плечима вгору, їхню нумерацію проводять у порядку убування розмірів, пару статевих хромосом поміщають у кінець набору (див. Рис. 1).

Історично перші недеталізовані каріотипи, що дозволяли проводити класифікацію за морфології хромосом виходили забарвленням за Романовським - Гімзою, однак подальша деталізація структури хромосом в каріотипах стала можливою з появою методик диференціального фарбування хромосом.

Класичний і спектральний каріотипи

Рис. 2. Приклад визначення транслокації за комплексом поперечних міток (смужки, класичний каріотип) і по спектру ділянок (колір, спектральний каріотип).

Для отримання класичного каріотипу використовується забарвлення хромосом різними барвниками або їх сумішами: у силу розходжень у зв'язуванні барвника з різними ділянками хромосом фарбування відбувається нерівномірно і утворюється характерна полосчата структура (комплекс поперечних міток, англ. Banding), що відображає лінійну неоднорідність хромосоми і специфічна для гомологічних пар хромосом та їх ділянок (за винятком поліморфних районів, локалізуються різні алельних варіантів генів). Перший метод забарвлення хромосом, що дозволяє отримати такі високодеталізованих зображення, був розроблений шведським цитологом Касперсоном (Q-забарвлення) [1] Використовуються й інші барвники, такі методики отримали загальну назву диференціального фарбування хромосом: [2] Q-фарбування - фарбування за Касперсоном акрихін-іпритом з дослідженням під флуоресцентним мікроскопом. Найчастіше застосовується для дослідження Y-хромосом (швидке визначення генетичного статі, виявлення транслокацій між X-і Y-хромосомами або між Y-хромосомою і аутосомами, скринінг мозаїцизму за участю Y-хромосом) G-фарбування - модифіковане фарбування за Романовським - Гімзою. Чутливість вище, ніж у Q-фарбування, тому використовується як стандартний метод цитогенетичного аналізу. Застосовується при виявленні невеликих аберацій і маркерних хромосом (сегментованих інакше, ніж нормальні гомологічні хромосоми) R-фарбування - використовується акридинового помаранчевий і подібні барвники, при цьому забарвлюються ділянки хромосом, нечутливі до G-фарбування. Використовується для виявлення деталей гомологічних G-або Q-негативних ділянок сестринських хроматид або гомологічних хромосом. C-забарвлення - застосовується для аналізу центромірних районів хромосом, що містять конститутивний гетерохроматин і вариабельной дистальної частини Y-хромосоми. T-фарбування - застосовують для аналізу теломерних районів хромосом.

Останнім часом використовується методика так званого спектрального каріотипування (флюоресцентна гібридизація in situ,англ. Fluorescence in situ hybridization, FISH), що складається у фарбуванні хромосом набором флюоресцентних барвників, що зв'язуються зі специфічними областями хромосом [3]. У результаті такого фарбування гомологічні пари хромосом набувають ідентичні спектральні характеристики, що не тільки істотно полегшує виявлення таких пар, а й полегшує виявлення міжхромосомними транслокацій, тобто переміщень ділянок між хромосомами - транслоцірованние ділянки мають спектр, що відрізняється від спектру решті хромосоми. Аналіз каріотипів

Порівняння комплексів поперечних міток в класичній каріотипу або ділянок зі специфічними спектральними характеристиками дозволяє ідентифікувати як гомологічні хромосоми, так і окремі їх ділянки, що дозволяє детально визначати хромосомні аберації - внутрішньо-і міжхромосомні перебудови, що супроводжуються порушенням порядку фрагментів хромосом (делеції, дуплікації, інверсії, транслокації). Такий аналіз має велике значення в медичній практиці, дозволяючи діагностувати ряд хромосомних захворювань, викликаних як грубими порушеннями каріотипів (порушення числа хромосом), так і порушенням хромосомної структури або множинністю клітинних каріотипів в організмі (мозаїцизм). Номенклатура

Рис.3. Каріотип 46, XY, t (1; 3) (p21; q21), del (9) (q22): показані транслокація (перенесення фрагменту) між 1-й і 3-й хромосомами, делеція (втрата ділянки) 9-ї хромосоми . Маркування ділянок хромосом дана як по комплексам поперечних міток (класична каріотіпізація, смужки) так і по спектру флуоресценції (колір, спектральна каріотіпізація).

Для систематизації цитогенетичних описів була розроблена Міжнародна цитогенетична номенклатура (International System for Cytogenetic Nomenclature, ISCN), заснована на диференціальному фарбуванні хромосом і дозволяє детально описувати окремі хромосоми і їх ділянки. Запис має наступний формат: [Номер хромосоми] [плече] [номер ділянки]. [Номер смуги]

довге плече хромосоми позначають буквою q, коротке - буквою p, хромосомні аберації позначаються додатковими символами.

Таким чином, 2-я смуга 15-ї дільниці короткого плеча 5-ї хромосоми записується як 5p15.2.

Для каріотипу використовується запис у системі ISCN 1995 [4], що має наступний формат: [Кількість хромосом], [статеві хромосоми], [особливості] [5].

Для позначення статевих хромосом у різних видів використовуються різні символи (літери), які залежать від специфіки визначення статі таксона (різні системи статевих хромосом). Так, у більшості ссавців жіночий каріотип гомогаметен, а чоловічий гетерогаметен, відповідно, запис статевих хромосом самки XX, самця - XY. У птахів ж самки гетерогаметни, а самці гомогаметни, тобто запис статевих хромосом самки ZW, самця - ZZ.

Як приклад можна навести такі каріотипи: нормальний (видовий) каріотип домашнього кота: 38, XY індивідуальний каріотип коні з «зайвою» X-хромосомою (трисомія по X-хромосомі): 65, XXX індивідуальний каріотип домашньої свині з делецій (втратою ділянки) довгого плеча (q) 10-ї хромосоми: 38, XX, 10q- індивідуальний каріотип чоловіки з транслокації 21-х ділянок короткого (p) і довгого плечей (q) 1-й і 3-й хромосом і ділок 22-ї дільниці довгого плеча (q) 9-ї хромосоми (наведено на Рис. 3): 46, XY, t (1; 3) (p21; q21), del (9) (q22)

Оскільки нормальні каріотипи є видоспецифічними, то розробляються і підтримуються стандартні опису каріотипів різних видів тварин і рослин, в першу чергу домашніх та лабораторних тварин і рослин [6]. Аномальні каріотипи та хромосомні хвороби

Нормальні каріотипи людини - 46, XX (жіночий) і 46, XY (чоловічий). Порушення нормального каріотипу у людини виникають на ранніх стадіях розвитку організму: у разі, якщо таке порушення виникає при гаметогенезі, в якому продукуються статеві клітини батьків, каріотип зиготи, що утворилася при їх злитті, також виявляється порушеним. При подальшому розподілі такої зиготи всі клітини ембріона і розвинувся з нього організму мають однаковий аномальним каріотипом.

Однак порушення каріотипу можуть виникнути і на ранніх стадіях дроблення зиготи, що розвинувся з такої зиготи організм містить кілька ліній клітин (клітинних клонів) з різними каріотипу, така множинність каріотипів всього організму або окремих його органів іменується мозаїцизм.

Як правило, порушення каріотипу у людини супроводжуються множинними вадами розвитку; більшість таких аномалій несумісне з життям і призводять до мимовільних абортів на ранніх стадіях вагітності. Однак досить велика кількість плодів (~ 2.5% [Джерело? 570 днів]) з аномальним каріотипом доношується до закінчення вагітності. Деякі хвороби людини, викликані аномаліями каріотипів [7], [8] Каріотип Хвороба Коментар 47, XXY; 48, XXXY; Синдром Клайнфельтера полісомія по X-хромосомі у чоловіків 45X0; 45X0/46XX; 45, X/46, XY, 46 а, X iso (Xq) Синдром Шерешевського - Тернера моносомія по X хромосомі, в тому числі і мозаїцизм 47, XXX; 48, ХХХХ, 49, ХХХХХ полісоміі по X хромосомі Найбільш часто - трисомія X 47, ХХ, 21 +; 47, XY, 21 + Синдром Дауна Трисомія по 21-й хромосомі 47, ХХ, 18 +; 47, XY, 18 + Синдром Едвардса Трисомія по 18-й хромосомі 47, ХХ, 13 +; 47, XY, 13 + Синдром Патау Трисомія по 13-й хромосомі 46, XX, 5р-Синдром котячого крику делеція короткого плеча 5-ї хромосоми 46 XX або ХУ, 15Р-. Синдром Прадера-Віллі Аномалія 15 хромосоми

Каріотип деяких біологічних видів

Кожен вид організмів має характерний і постійний набір хромосом. Кількість диплоїдних хромосом різниться від організму до організму: Каріотип гомінідів

У людини нормальний каріотип складається з 46 хромосом. Тоді як у шимпанзе, горили - 48. Див також Теорія спадковості Спадкові захворювання Хромосома Статеві хромосоми

Джерела[ред.ред. код]


Примітки ↑ Caspersson T. et al. Chemical differentiation along metaphase chromosomes. Exp. Cell Res. 49, 219-222 (1968). ↑ Р. Фок. Генетика ендокринних хвороб / / Ендокринологія (під ред. Нормана Лавина) М., «Практика», 1999 ↑ E. Schröck, S. du Manoir et al .. Multicolor Spectral Karyotyping of Human Chromosomes. Science, 26 Jul 1996; 273 (5274): 494 (in Reports) ↑ ISCN (1995): An International System for Human Cytogenetic Nomenclature, Mitelman, F (ed); S. Karger, Basel, 1995 ↑ ISCN Symbols and Abbreviated Terms / / Coriell Institute for Medical Research ↑ Resources for Genetic and Cytogenetic Nomenclature / / Council of Science Editors ↑ Міжнародна класифікація хвороб. Вроджені аномалії [пороки розвитку], деформації та хромосомні порушення (Q00-Q99), Хромосомні аномалії, не класифіковані в інших рубриках (Q90-Q99) ↑ Хромосомні хвороби / / НЕВРОНЕТ На латинице


Метелик Це незавершена стаття з біології.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.