v této kapitole se budeme genetickým materiálem ... · chromosom je tvořen dvěma identickými...

CYTOGENETIKA

V této kapitole se budeme zabývat genetickým materiálem lokalizovaným v buněčném jádře

v útvarech zvaných chromosomy. Morfologie chromosomů se dynamicky mění během

buněčného dělení; v interfázi jsou patrná vlákna chromatinu, během dělení buněk

rozeznáváme jednotlivé chromosomy. Seznámíme se s karyotypem člověka, tzn. s počtem a

charakteristickou strukturou chromosomů v somatické buňce. Karyotyp představuje soubor

chromosomů somatické buňky, respektive organismu. Je charakteristický pro každý živočišný

druh. Během dělení somatických buněk může docházet k poškození struktury nebo změnám

počtu chromosomů v jednotlivých buňkách. Pokud k chromosomální mutaci (viz Mutace)

došlo v zárodečné buňce, je odchylka ve všech buňkách organismu.

Chromosomy v jádře eukaryotních buněk jsou spirálovitě stočené struktury, které obsahují

DNA, zásadité (basické) proteiny histony a kyselé proteiny nehistonového typu.

Z proteinů interagujících s DNA popíšeme podrobněji úlohu histonů, což jsou jednoduché

basické proteiny. Na formaci chromatinu (chromosomální materiál obsahující DNA) se podílí

pět typů histonů. Čtyři typy histonů spolu s DNA tvoří základní jednotku chromatinu -

nukleosom. Každý nukleosom se skládá z osmi histonů [2x (H2A, H2B, H3 a H4)]. Ty tvoří

proteinový střed, kolem kterého se ovíjí DNA (přibližně 146 párů bází). Nukleosomy jsou

pravidelně se opakující jednotky spojené vláknem DNA a pátým histonem - H1. Histon H1

je větší než histony tvořící střed nukleosomu. Podílí se při další spiralizaci (závitnicovém

stáčení) vlákna DNA. Histony se mohou účastnit na regulaci aktivity DNA.

Schéma kondenzace DNA:

TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako

se souhlasem autora jako

dodoplplňňkovýkový stu

dijnstu

dijníí materimateriáá

l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů

VysokVysokéé šškoly ch

emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou

Jeho použžititíík jin

ým

k jiným úúčč

elelůům a dal

m a dalšíší šíšířřeneníí

bez souhlasu autora je zak

bez souhlasu autora je zakáázzáánono

TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




Převzato z otevřené encyklopedie Wikipedia

Legenda

(1) DNA; (2) chromatinové vlákno (DNA + histony); (3) chromatin v interfázi (jedna molekula DNA, červeně

je vyznačena centromera); (4) kondenzovaný chromatin v profázi mitózy (dvě molekuly DNA); (5) chromatin

v metafázi (vysoký stupeň spiralizace).

Nukleoproteinový komplex tvořený DNA vázánou na histony, a další bílkoviny, se nazývá

chromatin. Existují dvě formy chromatinu: (i) euchromatin, kde probíhá transkripce a (ii)

heterochromatin, který je transkripčně převážně neaktivní. Vlákna chromatinu jsou v jádře

buňky v interfázi patrná po obarvení zásaditými barvivy. Jemné rozdíly ve struktuře

chromatinu nejsou při běžném pozorování zjevné. V průběhu dělení buňky (jak během

mitózy, tak při meióze) chromatin kondenzuje a vytváří mikroskopicky rozlišitelné

chromosomy.

Každý biologický druh charakterizuje typická sada chromosomů; změna jejich tvaru

nebo počtu indikuje genetickou odchylku. V somatických buňkách se chromosomy vyskytují

v homologních párech (2n). Homologní pár chromosomů vzniká po splynutí haploidních

gamet. Gamety (pohlavní buňky) mají na rozdíl od somatických buněk haploidní (n) počet

chromosomů, tzn. že je přítomen pouze jeden chromosom každého páru. Ke snížení počtu

chromosomů na polovinu dochází během I. meiotického dělení (viz Buněčné dělení).

Homologní chromosomy obsahují identické genetické lokusy s možnými rozdíly ve formě

genetického zápisu (viz Monogenní dědičnost; Molekulární genetika: alely, polymorfismus).

Každý chromosom homologního páru nese jeden gen a tyto párové geny tvoří dvojici alel

daného lokusu. Výjimkou je heterologní pár chromosomů X a Y, u kterých je z větší části

genetická výbava rozdílná. Páry genů na homologních chromosomech mají shodnou funkci.

Tato shoda ale není absolutní pro konkrétní podobu projevu znaku (viz alely dominantní,

recesivní; např. barva nebo tvar semen hrachu – Mendelovy zákony).

Gen je tedy chápán jako úsek DNA se specifickou funkcí. Během buněčného cyklu vytváří

své vlastní identické kopie (viz Replikace), které se přenášejí do dalších generací. Na jednom

chromosomu vytvářejí geny vazebné skupiny (viz Vazba genů).

Genom je kompletní sekvence DNA jedné sady chromosomů. V užším pojetí je to úplný

výčet veškeré jaderné DNA i DNA mitochondrií (viz molekulární genetika).

Mitotický chromosom TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




Chromosom je tvořen dvěma identickými sesterskými chromatidami. Každá sesterská

chromatida obsahuje identickou molekulu DNA. Chromatidy k sobě podélně přiléhají

v profázi, v metafázi se oddalují, ale stále jsou spojeny v oblasti centromery. Centromera má

nezastupitelný význam při rozchodu sesterských chromatid do dceřinných buněk během

anafáze. K centromeře se připojují mikrotubuly dělícího vřeténka pomocí specializované

struktury, kinetochoru. Centromery obsahují charakteristické repetitivní sekvence DNA (viz

Molekulární genetika).

Centromera dělí chromosom na dvě části - raménka. Krátké raménko se označuje

p (z francouzského petit), dlouhé raménko je značeno q (následující písmeno abecedy po p).

Konce chromosomů se nazývají telomery. Jsou to koncové oblasti DNA obsahující

telomerické repetitivní sekvence (viz Molekulární genetika). Zajišťují stabilitu chromosomů

při buněčném dělení. Stárnutí buněk je provázeno jejich zkracováním.

Chromosomy podle polohy centromery dělíme na

1) metacentrické, kdy je centromera lokalizována ve středu chromosomu; p a q raménka jsou přibližně stejně dlouhá

2) submetacentrické, kdy centromera rozděluje chromosom na různě dlouhá raménka p a q

3) akrocentrické, kdy centromera leží blízko konce chromosomu; p raménka jsou velmi krátká

4) telocentrické chromosomy mají centromeru lokalizovanou na konci chromosomu. U lidí tento typ chromosomů neexistuje.

Pro krátká raménka akrocentrických chromosomů jsou typické repetitivní sekvence, které

Chromosom: a) metacentrický b) submetacentrický c) akrocentrický

a b c

satelity

TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




tvoří útvary zvané satelity neboli NORy (nukleolární organizátor, viz Molekulární genetika),

nesoucí tandemově uložené kopie genů pro rRNA.

Karyotyp

Karyotyp představuje sadu chromosomů jedince, nebo v užším smyslu buňky. Chromosomy

jsou v karyotypu řazeny podle dohodnutých, mezinárodně platných kritérií. Idiogram

poskytuje schéma pro identifikaci jednotlivých chromosomů např. po G-pruhování (viz dále).

Normální lidský karyotyp obsahuje 46 chromosomů (diploidní počet - 2n). 22 párů jsou páry

homologních autosomů, jeden pár jsou pohlavní chromosomy (heterochromosomy); ženy

mají pár XX chromosomů, muži jeden X chromosom a jeden Y chromosom.

Zápis karyotypu má svá pravidla; karyotyp ženy - 46,XX, muže - 46,XY. Páry autosomů

jsou řazeny do sedmi skupin (A-G) se stabilním počtem homologních párů.

Idiogram:

TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




Karyotyp muže, G-pruhování

Identifikace chromosomů byla nejprve založena na jejich velikosti a tvaru. Nyní je možné

rozlišit jednotlivé chromosomy podle specifického pruhování, kterého lze docílit různými

barvícími technikami.

Metody zpracování a barvení chromosomů

Cytogenetické vyšetření

Pro klasické cytogenetické vyšetření je potřeba získat jaderné, dělící se buňky. Běžně se

získávají z periferní krve (bílé krvinky). Heparinizovaná krev (zábrana srážení) se krátkodobě

kultivuje při 37 oC. Během kultivace se stimuluje fytohemaglutininem mitotická aktivita. Po

72 hodinách je přidán mitotický jed kolchicin, který ruší funkci dělícího vřeténka. Tím je

docíleno kumulace mitóz v metafázi (c-metafáze, c = colchicine). Další zpracování vyžaduje

přidání hypotonického roztoku k sedimentu buněk a fixaci směsí metanolu a kyseliny octové.

Nakapáním upraveného sedimentu na podložní sklíčka je připraven materiál pro barvení a

následné hodnocení mitóz.

Cytogenetické vyšetření se provádí také z kultivovaných buněk plodové vody, choriových

klků nebo fetální krve (viz Prenatální prevence) a buněk dalších tkání, například fibroblastů

nebo nádorových buněk.

Vysoce mitoticky aktivní buňky kostní dřeně je možné vyšetřit i bez předchozí kultivace. TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




Barvící techniky

Obarvení chromosomů se dosahuje různými způsoby. Klasické (konvenční) barvení je

barvení jedním, nejčastěji Giemsovým barvivem. Chromosomy jsou homogenně zbarvené.

Toto barvení se zejména používá při hodnocení získaných odchylek v celkovém počtu

chromosomů a při hodnocení chromosomových nebo chromatinových zlomů. Je například

používáno při sledování vlivu mutagenů, které vyvolávají zlomy chromatid (např. záření).

Mezi diferenciační barvicí techniky patří pruhování, kdy po natrávení trypsinem a

následném barvení Giemsovým barvivem dochází ke střídání světlých a tmavých proužků po

celé délce chromosomů; tzv. G–pruhování. Pruhování vzniká v důsledku heterogenity

chromatinu. Heterochromatin je zbarven tmavě, oblast obsahující euchromatin je světlá.

Heterochromatin (oblast chromosomu s malým počtem nebo žádnými aktivními geny) se

nachází např. v oblasti centromery, a tvoří větší část chromosomu Y.

Euchromatin tvoří méně kondenzované smyčky DNA.

Při R-pruhování (reverzní způsob barvení ve srovnání s G-pruhováním) je pruhování

docíleno zahřátím vzorků před barvením Giemsovým barvivem.

Barvení specifických oblastí chromosomů je například C-pruhování, které barví

centromery nebo barvení Ag-NORů, které selektivně barví satelity akrocentrických

chromosomů.

Pruhy jsou viditelné ve světelným mikroskopu. Pruhovací techniky umožňují identifikovat

jednotlivé chromosomy, párovat homologní chromosomy a stanovit cytogenetické odchylky.

Při hodnocení karyotypu se v současnosti využívá počítačová technika. Speciální kamery

snímají obraz v mikroskopu a v digitalizované formě jej převádějí do počítače. Příslušný

program pak umožňuje roztřídění jednotlivých chromosomů a následné sestavení karyotypu.

Metoda FISH

Fluorescenční in situ hybridizace (FISH) spojuje postupy klasické cytogenetiky

a technologie molekulární genetiky. FISH je založena na schopnosti jednovláknové

(denaturované) sondy DNA se vázat (hybridizovat) k cílové sekvenci denaturované DNA na

základě komplementarity purinových a pyrimidinových basí (viz Molekulární genetika). DNA

sonda je předem označena některým fluorescenčním barvivem a výsledný signál se analyzuje

pomocí fluorescenčního mikroskopu. FISH metoda se používá pro vyšetření chromosomů

v mitóze nebo v interfázi. V praxi je možné použít několik typů sond - centromerické, lokus-

specifické, malovací. Konkrétní sondu volíme podle typu vyšetření.

TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




Centromerické sondy jsou tvořeny alfa-satelitními sekvencemi repetitivní DNA přítomné

v oblasti centromery. Dovolují rychlou detekci numerických aberací, zejména v nedělících se

buňkách.

Lokus-specifické sondy se váží se specifickým lokusem na chromosomu. Umožňují

stanovení některých strukturálních změn, specifické chromosomální přestavby u některých

nádorů atp.

Celochromosomové sondy (malovací) jsou připravené jako směs fragmentů DNA

konkrétního chromosomu. Po jejich aplikaci dojde k ”obarvení” celého chromosomu.

Používají se pro určení některých strukturálních aberací, jako jsou translokace, inserce nebo

komplexní přestavby (hlavně v buňkách nádorů), a dále pro stanovení původu strukturních

přestaveb chromosomů. Tyto sondy vyžadují, aby chromosomy byly v metafázi buněčného

cyklu, pro interfázní jádra je nelze použít.

Obrázek představuje komplexní přestavby v buňce nádoru plic za použití celochromosomové

sondy

Komparativní genomová hybridizace (CGH) slouží k zjišťování odchylek v množství

genetického materiálu mezi různými genomy. Pro vyšetření je např. použita izolovaná DNA

zdravého jedince a DNA pacienta s nádorovým onemocněním. CGH je zejména využívaná při

vyšetření odchylek u buněk solidních nádorů, kde ostatní postupy vyšetření chromosomů

často selhávají. CGH metoda znamená současnou hybridizaci dvou rozdílně značených DNA

[vyšetřované (zelený fluorochom) a kontrolní (červený fluorochom)] v poměru 1:1

s chromosomy v metafázi, které byly získané od zdravého dárce. V oblasti zmnožení nebo

ztráty DNA je detekována změna poměru intenzity signálů obou fluorochromů.

TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




Legenda

Legenda

Slabá červená a zelená svislá čára vymezuje hranice normálního signálu. Přesah vlevo

znamená ztrátu genetického materiálu (označeno červeně – silně); přesah vpravo znamená

multiplikaci genetického materiálu (označeno zeleně – silně).

Čísla pod chromosomy: pořadí chromosomu v karyotypu / počet vyšetřených mitóz

(respektive v nich hodnotitelných chromosomů).

Odchylky ve struktuře nebo počtu chromosomů

Změny struktury chromosomů (strukturní aberace)

Strukturní odchylky chromosomů vznikají nejčastěji jako důsledek chromosomálních zlomů.

Mohou též nastat po chybném průběhu rekombinace (crossing-overu).

K chromosomálním zlomům dochází po působení různých mutagenů (viz Mutace).

K mutagenním účinkům, jako jsou záření, chemické látky nebo i biologické faktory, jsou

vnímavější buňky, které se dělí, než buňky v interfázi. V interfázi se po proběhlé mitóze

uplatňují reparační mechanismy, které vzniklé chyby opravují. Reparační enzymy napojují

přerušené úseky DNA na základě komplementarity terminálních sekvencí. Někdy však dojde

k napojení nesprávných úseků porušených chromosomů. Tím tak může dojít k různým

strukturním přestavbám. Pokud je zachována centromera a telomery, vzniká stabilní strukturní TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




přestavba, která může být předávána do dalších generací. Ztráta centromery a telomer vede

k nestabilním přestavbám. To znamená, že fragment chromosomu je v následující mitóze

eliminován nebo dojde k dalším změnám ve struktuře chromosomu.

Strukturní přestavby postihující jeden chromosom jsou: delece, duplikace, inverze,

isochromosom.

Delece znamená ztrátu části chromosomu. Delece může zahrnovat koncovou oblast

chromosomu (terminální) nebo může být vmezeřená (intersticiální).

Inverze je přestavba, kdy úsek chromosomu je přetočen o 180o. Nositelé inverze obvykle

nemají žádné fenotypové projevy.

Inverse vede k poruchám párování homologních chromosomů v meióze a při následném

crossing-overu může dojít k dalším přestavbám. V důsledku toho vznikají gamety

s nerovnoměrně rozděleným genetickým materiálem.

Duplikace znamená přítomnost dvou kopií segmentu chromosomu. Duplikace, až

multiplikace, (např. tandemové duplikace, viz Imunogenetika) sehrály důležitou úlohu během

evoluce.

Isochromosom je chromosom obsahující buď obě raménka krátká nebo obě dlouhá raménka

téhož chromosomu. Vzniká např. příčným rozdělením centromery v meióze II nebo

translokací ramének homologního chromosomu v oblasti centromery.

Strukturní přestavby mezi více chromosomy: translokace.

Nereciproká translokace je přenos úseku jednoho chromosomu na jiný chromosom.

Reciproká translokace je vzájemná výměna částí nehomologních chromosomů.

Nereciproká i reciproké translokace nemění počet chromosomů. Jsou to tedy změny

balancované (zpravidla bez fenotypových projevů), mohou však být pro nositele příčinou

reprodukčních problémů. Jsou často diagnostikovány u manželských dvojic s opakovanými

potraty nebo po narození dítěte s vrozenou vadou, způsobenou chromosomální aberací.

Translokace se vyskytuje jako typická chromosomální přestavba u některých typů leukémií.

Projevuje se tzv. efektem pozice. Gen (geny) na přemístěném segmentu se mohou dostat pod

kontrolu jiných regulačních mechanismů anebo fúzovat s genem v místě translokace. V prvém

případě dojde ke zvýšení nebo snížení transkripce, ve druhém případě vzniká chimérický gen

a i jeho produkt (viz Onkogenetika). TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




Speciální druh translokace je Robertsonova translokace (fúze), kdy dojde ke spojení dvou

akrocentrických chromosomů v oblasti centromery.

Robertsonova translokace se může vyskytnout v karyotypu zdravého jedince; jedinec je nosič

balancované translokace. Genetický materiál zůstává zachován i když v karyotypu je celkový

počet chromosomů 45. Během gametogeneze však část gamet při náhodné segregaci

chromosomů získá díky fúzi dvou chromosomů nadpočetné (nebalancované) zastoupení např.

chromosomu 21. Vysvětlíme si tento jev na konkrétní situaci.

Translokační forma Downova syndromu

Syndrom je soubor příznaků charakterizující určité postižení.

Downův syndrom se vyskytuje buď jako prostá trisomie u 95% pacientů, (viz Numerické

odchylky) nebo u necelých 5% pacientů jako nebalancovaná Robertsonova translokace.

Klinické projevy jsou shodné u obou forem chromosomálních odchylek. Jsou popsány

u frekventovanější prosté trisomie.

Akrocentrický chromosom 21 může fúzovat s jiným akrocentrickým chromosomem skupiny

D (13, 14 nebo 15) nebo G (chromosomem 22) a nebo homologním chromosomem 21.

Příklad: nosič balancované translokace, např. otec s karyotypem 45,XX,der(14;21), je zdráv.

Zápis der(14;21) znamená fúzi akrocentrických chromosomů 14 a 21. Jeho dítě však může být

postiženo translokační formou Downova syndromu. Teoretické riziko je 33,3%. Např.

karyotyp chlapce s translokační formou Downova syndromu je pak 46,XY,der(14;21),+21.

Na následujícím obrázku je znázorněna segregace chromosomů 14 a 21 a derivovaného

chromosomu der(14;21) [Robertsonova fúze] v anafázi meiózy I. Homologní chromosomy

v profázi I. meiotického dělení k sobě přiléhají (viz Meióza) a tak v případě fúze chromosomů

14 a 21 vzniká trivalent, který obsahuje derivovaný chromosom (14;21), volný chromosom

14 a chromosom 21. Rozchod této trojice chromosomů v anafázi prvního meiotického dělení

je náhodný děj. Vzhledem k tomu, že jde o rozchod tří chromosomů, vzniká při jejich

segregaci šest různých kombinací. Tyto kombinace chromosomů jsou zachovány v gametách.

Ze tří typů gamet po splynutí s haploidní gametou partnera vznikají zygoty s chromosomální

výbavou, která není slučitelná s vývojem embrya. Z dalších dvou typů gamet se vyvíjejí

zdraví jedinci (polovina má normální karyotyp, polovina balancovanou translokaci). Poslední

kombinace chromosomů v zygotě vede k vývoji jedince s translokační formou Downova

syndromu. TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




Teoretické riziko narození dítěte s Downovým syndromem je 33,3% ve všech případech, kdy

je chromosom 21 translokován na kterýkoliv chromosom skupiny D nebo chromosom 22.

Empirické riziko (stanovené podle zkušenosti) je nižší a závisí na pohlaví nosiče balancované

translokace: 5 – 7% u mužů nosičů; okolo 15% u žen nosiček.

45,XY,der(14;21)

2114

14 21 14

21

21

21

14 14 14 14

21

21

46,XX NORMA M.DOWN33,3%

LET Á LN Í BALANCOVANÁTRANSLOKACE

14 21

45,XY,der(14;21)

2114

14 21 14

21

21

21

14 14 14 14

21

2114 21 14

21

21

21

14 14 14 14

21

21

46,XX NORMA M.DOWN33,3%

LET Á LN Í BALANCOVANÁTRANSLOKACE

14 21

V případě Robertsonovy fúze mezi chromosomy 21 u nosiče balancované translokace

45,XX,der(21;21) nebo 45,XY,der(21;21) vznikají pouze dva typy gamet. V 50% gamet je

přítomen chromosom 21 v dvojnásobné dávce (der21;21), u 50% gamet chybí. V prvním

případě vzniká zygota s nebalancovanou translokací chromosomu 21 [46,XX,der(21;21),+21

nebo 46,XY,der(21;21),+21]; ve druhém případě s monosomií chromosomu 21. Přítomnost

pouze jednoho chromosomu 21 není slučitelná s vývojem zygoty. Teoretické i empirické

riziko vzniku Downova syndromu pro děti nosiče balancované translokace [45,XX,der(21;21)

nebo 45,XY,der(21;21)] je vždy 100% .

TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




Vznik translokační formy Downova syndromu 46,XX,der(21;21)+21 nebo 46,XY,der(21;21)+21

Další vybrané příklady syndromů podmíněných strukturními odchylkami chromosomů

(strukturní aberace):

Delece koncové části krátkého raménka chromosomu 5 podmiňuje syndrom Cri du chat

(syndrom kočičího křiku). Jsou to děti s mentálním postižením, s vrozenými vývojovými

vadami, mikrocefalií a v důsledku anomálií vývoje hlasivek, s charakteristickým pláčem,

připomínajícím kočičí mňoukání. Postižena mohou být obě pohlaví. Karyotyp je

46,XY,del(5p) nebo 46,XX,del(5p).

Delece krátkých ramének chromosomu X mohou být příčinou Turnerova syndromu (viz

popis syndromu dále). Klinické projevy jsou variabilní, závisí na rozsahu delece.

Odchylky v počtu chromosomů: aneuploidie a polyploidie

Polyploidie

Polyploidie znamená zmnožení (násobek) celé sady chromosomů; např. 3n – triploidie (69

chromosomů), 4n – tetraploidie (92 chromosomů).

U člověka je možný vznik triploidní zygoty např. po oplození vajíčka dvěma spermiemi nebo

poruchou v průběhu I. nebo II. meiotického dělení vajíčka. Triploidie není slučitelná

s přežitím plodu. Těhotenství končí potratem. TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




Skupiny polyploidních buněk se mohou u člověka však vyskytovat v některých tkáních.

V kostní dřeni mají megakaryocyty 8 - 16ti násobek haploidního počtu chromosomů.

V regenerujících se játrech, a i v jiných regenerujících se tkáních, se vyskytují tetraploidní

buňky. Vznikají endomitózou; chromosomy se dělí dvakrát a buňky jen jednou.

Aneuploidie

Aneuploidie je změna počtu jednotlivých homologních chromosomů, např. trisomie: 2n + 1,

monosomie 2n - 1 atp.

Ke vzniku aneuploidií může dojít během I. i II. meiózy při nesprávném transportu

chromosomů nebo chromatid k pólům buňky (nondisjunkce) nebo i během mitotického

dělení. Meiotická nondisjunkce má za následek aneuploidii ve všech buňkách organismu.

Chyba v rozchodu chromatid při mitotickém dělení vede ke vzniku klonů aneuploidních

buněk – k tzv. mozaice. Pokud například dojde k mitotické nondisjunkci chromosomu 21

v časném postzygotickém období, vzniká Downův syndrom s rozsahem klinických příznaků,

které odpovídají poměru buněk s normálním karyotypem a s trisomií.

Vybrané příklady syndromů podmíněných numerickými odchylkami chromosomů

Syndromy podmíněné numerickými odchylkami autosomů

Downův syndrom (též morbus Down) - trisomie chromosomu 21

Karyotyp jedince s Downovým syndromem podmíněným prostou trisomií je 47,XX,+21

nebo 47,XY,+21. Downův syndrom se v naší republice vyskytuje přibližně s frekvencí 1/800

narozených dětí.

Charakteristickým klinickým příznakem je zpomalení vývoje, mentální retardace (duševní

zaostalost), krátké široké ruce, dlaň s "opičí rýhou", malá postava, hyperflexibilita kloubů,

široká plochá tvář, ploché záhlaví, otevřená ústa se zbrázděným velkým jazykem, oční řasa

(epikantus), vrozené vývojové vady (VVV) srdce i jiných orgánů. Postižení jedinci mají

poruchy funkce imunitního systému; jsou náchylní k infekcím a nádorovým onemocněním

(zejména leukémie). Dožívají se v průměru 50ti let.

Geny, které mohou souviset s předčasným stárnutím u postižených Downovým syndromem

jsou: gen kódující superoxiddismutasu - zvýšená exprese může být příčinou předčasného

stárnutí a snížení funkcí imunitního systému; CAF1A (Chromatin Assembly Factor I) -

zvýšená exprese narušuje syntézu DNA; Cystation-beta-syntasa (CBS) - zvýšená exprese

narušuje metabolismus a reparaci DNA; GART (Glycinamidfosforibosylsyntasa) - zvýšená TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




exprese poškozuje syntézu DNA a reparační procesy; IFNAR (Interferon Alfa Receptor) -

exprese genu ovlivňuje funkci imunitního systému (viz Ontogeneza).

Patauův syndrom - trisomie chromosomu 13

U jedinců s Patauovým syndromem nalézáme karyotyp 47,XX,+13 nebo 47,XY,+13. Výskyt

je 1/10 000 narozených dětí.

Klinické příznaky u tohoto syndromu jsou mentální postižení, hluchota, rozštěp rtu/patra,

polydaktylie, anomálie vývoje srdce, ledvin a pohlavních orgánů. Postižení umírají většinou

do prvního měsíce života.

Edwardsův syndrom - trisomie chromosomu 18

Edwardsův syndrom je podmíněn karyotypem 47,XX,+18 nebo 47,XY,+18. Výskyt je

1/5000 narozených dětí.

Edwardsův syndrom provázejí malformace mnoha orgánů. U postižených jedinců bývají

například zdvojené ledviny. Jedinci s Edwardsovým syndromem mají dozadu ubíhající

mandibulu, malá ústa a nos, deformity prstů, "koňskou nohu". Obdobně jako u dvou výše

popsaných syndromů jsou nízko posazené malformované uši. Postižení jsou duševně zaostalí.

90% jedinců postižených Edwardsovým syndromem umírá během prvních šesti měsíců po

narození.

Syndromy podmíněné numerickými odchylkami heterochromosomů

Turnerův syndrom - monosomie chromosomu X

Karyotyp 45,X podmiňuje Turnerův syndrom. Výskyt je variabilní; 1/2500-1/4000

narozených dívek. Jsou to ženy s narušeným sexuálním vývojem. Chybí jim sekundární

pohlavní znaky, obyčejně jsou sterilní (nevyvinuté vaječníky) a nemenstruují. Vyznačují se

malou postavou. Po stranách krku mají patrné kožní řasy (pterygium colli), vlasová hranice je

nízká. Mají štítovitý hrudník.

Klinefelterův syndrom - trisomie XXY

Klinefelterův syndrom je podmíněn karyotypem 47,XXY, ale i 48,XXXY; 49,XXXXY.

Výskyt je 1/1000 narozených chlapců.

Postižení chlapci většinou nemají zvláštní problémy až do dospívání. Muži jsou neplodní. Pro

Klinefelterův syndrom jsou charakteristická malá a tuhá testes (bez tvorby spermií), někdy

zvětšená prsa (gynekomastie), dlouhé končetiny, ochlupení je variabilní (ženský typ). TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




Syndrom tří X (Superfemale)

Syndrom tří X je trisomie 47,XXX s výskytem 1/1000 žen. Tyto ženy mají omezenou fertilitu

(častější potraty). Může být zaznamenána mírná mentální retardace.

Syndrom dvou Y (Supermale)

Jedinci mají karyotyp 47,XYY. Výskyt syndromu dvou YY je 1/1000 mužů. Muži jsou bez

klinických příznaků. Většinou jde o náhodné nálezy.

Obecně platí, že počet dětí s numerickými chromosomálními odchylkami se zvyšuje

v závislosti na věku matky (viz Prenatální vývoj). Tato závislost platí zejména u Downova

syndromu podmíněného prostou trisomií chromosomu 21.

V naší republice je, vzhledem k této skutečnosti, umožněno bezplatné cytogenetické vyšetření

plodu ženám, které dovrší v době porodu 35 let.

Prenatální diagnostika, s možností ukončení těhotenství na základě přání rodičů při nálezu

chromosomální odchylky u plodu, snížila např. incidenci jedinců s Downovým syndromem

v ČR o 1/3 nižší ve srovnání s minulým stoletím.

TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




v této kapitole se budeme genetickým materiálem ... · chromosom je tvořen dvěma identickými...

Documents