Denver ταξινόμηση των χρωμοσωμάτων ως βάση για καρυοτυπία

Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί περιέχουν ένα ορισμένο σύνολο γενετικού υλικού στους πυρήνες των κυττάρων. Στα ευκαρυωτικά κύτταρα εκπροσωπείται από τα χρωμοσώματα. Για ευκολία του λογαριασμού και των επιστημονικών ερευνών ο καρυότυπος συστηματοποιείται με διάφορες τεχνικές. Ας εξοικειωθούμε με τις μεθόδους παραγγελίας γενετικού υλικού στο παράδειγμα ανθρώπινων χρωμοσωμάτων.

Ταξινόμηση των ανθρώπινων χρωμοσωμάτων

Ο καρυότυπος είναι ένα σύνολο χρωμοσωμάτων (διπλοειδές) που βρίσκεται σε οποιοδήποτε σωματικό κύτταρο του σώματος. Είναι χαρακτηριστικό του δεδομένου οργανισμού και είναι το ίδιο σε όλα τα κύτταρα, με εξαίρεση το φύλο.

Τα χρωμοσώματα στον καρυότυπο είναι:

• Τα αυτοσώματα, δεν διαφέρουν σε άτομα διαφορετικών φύλων.
• Το φύλο (ετεροχρωμοσώματα), διαφέρουν στη δομή σε άτομα διαφορετικών φύλων.

Τα κύτταρα του ανθρώπινου σώματος περιέχουν 46 σκέλη DNA, 22 από αυτά είναι αυτοσωματικά και το ένα είναι γεννητικό. Πρόκειται για διπλοειδές σύνολο 2n γενετικού υλικού. Το ζεύγος ετεροχρωμοσωμάτων στις γυναίκες χαρακτηρίζεται XX, στους άνδρες ΧΥ, τον χαρακτηρισμό καρυότυπου, αντίστοιχα, 44 + ΧΧ και 44 + ΧΥ.

Στους γαμέτες (γαμέτες) υπάρχει απλοειδές ή μονό σύνολο 1n DNA. Τα κύτταρα αυγών περιέχουν 22 αυτοσώματα και ένα χρωμόσωμα Χ, σπερματοζωάρια - 22 αυτοσώματα και ένα από τα ετεροχρωμοσώματα, Χ ή Υ.

Γιατί είναι απαραίτητη η αναγνώριση και ταξινόμηση των χρωμοσωμάτων;

Το Ντένβερ και τα παριζιάνικα συστήματα ταξινόμησης κληρονομικού υλικού, τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως στην επιστημονική κοινότητα, αποσκοπούν στην ενοποίηση και γενίκευση της έννοιας του καρυότυπου. Απαιτείται γενική προσέγγιση για τη σωστή παρουσίαση και ερμηνεία των ερευνητικών αποτελεσμάτων στον τομέα της γενετικής, της καρυοσυστατικής και της επιλογής.

Σχηματικά, ο καρυότυπος αντιπροσωπεύεται από ένα ιδεόγραμμα - μια ακολουθία συστηματοποιημένων και φθίνων χρωμοσωμάτων. Το ιδεόγραμμα αντανακλά όχι μόνο τις διαστάσεις του σπειροειδούς DNA, αλλά και ορισμένα μορφολογικά χαρακτηριστικά, καθώς και χαρακτηριστικά της αρχικής δομής τους (περιοχές ετερο- και ευχρωματίνης).

Χρησιμοποιώντας την ανάλυση αυτών των γραφημάτων, καθορίζεται ο βαθμός συγγένειας μεταξύ διαφορετικών συστηματικών ομάδων οργανισμών.

Σε έναν καρυότυπο, μπορεί να υπάρχουν ζεύγη αυτοσωμάτων, πρακτικά πανομοιότυπα σε μέγεθος, γεγονός που καθιστά δύσκολο τον εντοπισμό και τον σωστό αριθμό τους. Ας εξετάσουμε ποιες παραμέτρους λαμβάνουν υπόψη την ταξινόμηση των ανθρώπινων χρωμοσωμάτων στο Ντένβερ και την Παριζιάνικη.

Τα αποτελέσματα της διάσκεψης στο Ντένβερ, το 1960

Την ίδια χρονιά πραγματοποιήθηκε στο Ντένβερ, ΗΠΑ μια διάσκεψη για τα ανθρώπινα χρωμοσώματα. Διάφορες προσεγγίσεις για τη συστηματοποίηση των χρωμοσωμάτων (από την άποψη του μεγέθους, της θέσης των κεντρομερών, των περιοχών με διαφορετικούς βαθμούς σπειροποίησης κ.λπ.) έχουν συνδυαστεί σε ένα ενιαίο σύστημα.

Η απόφαση του συνεδρίου ήταν η λεγόμενη ταξινόμηση των χρωμοσωμάτων του Ντένβερ. Το σύστημα αυτό καθοδηγείται από τις αρχές:

1. Όλα τα ανθρώπινα αυτοσώματα είναι αριθμημένα κατά σειρά από 1 έως 22 καθώς το μήκος τους μειώνεται και τα σύμβολα Χ και Υ αποδίδονται στα σεξουαλικά χρωματοειδή.
2. Οι καρυότυποι χρωμοσωμάτων χωρίζονται σε 7 ομάδες, λαμβανομένης υπόψη της θέσης του κεντρομερούς, της παρουσίας δορυφόρων και των δευτερογενών συστολών σε χρωματοειδή.
3. Για την απλοποίηση της ταξινόμησης χρησιμοποιείται ένας κεντρομερικός δείκτης, ο οποίος υπολογίζεται διαιρώντας το μήκος του βραχίοντος βραχίονα σε ολόκληρο το μήκος του χρωμοσώματος και εκφράζεται ως ποσοστό.

Η ταξινόμηση των χρωμοσωμάτων στο Ντένβερ αναγνωρίζεται παγκοσμίως στην παγκόσμια επιστημονική κοινότητα.

Ομάδες χρωμοσωμάτων και τα χαρακτηριστικά τους

Η ταξινόμηση των χρωμοσωμάτων στο Ντένβερ περιλαμβάνει επτά ομάδες στις οποίες τα αυτοσωμάτια είναι διατεταγμένα με αρίθμηση, αλλά κατανέμονται άνισα σε αριθμό. Αυτό οφείλεται στα χαρακτηριστικά με τα οποία χωρίζονται σε ομάδες. Περισσότερα για αυτό στο τραπέζι.

Όπως μπορείτε να δείτε, η ταξινόμηση των χρωμοσωμάτων στο Ντένβερ βασίζεται στην ανάλυση της μορφολογίας χωρίς οποιαδήποτε χειραγώγηση του DNA.

Παρίσι ταξινόμηση των ανθρώπινων χρωμοσωμάτων

Αυτή η ταξινόμηση, που εισήχθη από το 1971, βασίζεται στις μεθόδους της διαφορικής χρώσης χρωματίνης. Ως αποτέλεσμα του χρωματισμού ρουτίνας, όλα τα χρωματοειδή αποκτούν το δικό τους μοτίβο από ελαφρές και σκοτεινές ζώνες, έτσι ώστε να αναγνωρίζονται εύκολα σε ομάδες.

Κατά την επεξεργασία χρωμοσωμάτων με διαφορετικές χρωστικές, εντοπίζονται μεμονωμένα τμήματα:

• Τα Q-τμήματα των χρωμοσωμάτων φθορίζουν ως αποτέλεσμα της εφαρμογής της βαφής ακρυλικής μουστάρδας.
• Τα τμήματα G εμφανίζονται μετά τη χρώση με τη μέθοδο Giemsa (συμπίπτουν με τα τμήματα Q).
• Ο χρωματισμός των τμημάτων R προηγείται από ελεγχόμενη θερμική μετουσίωση.

Για να υποδεικνύονται οι θέσεις των γονιδίων στα χρωμοσώματα, εισάγονται πρόσθετοι ορισμοί:

1. Ο μακρύς βραχίονας του χρωμοσώματος υποδεικνύεται από το μικρό γράμμα q, το μικρό από το μικρό γράμμα p.
2. Μέσα στον ώμο, εντοπίζονται έως 4 περιοχές, οι οποίες αριθμούνται από το κεντρομερές έως το τελομερικό άκρο.
3. Η αρίθμηση των ζωνών εντός των περιοχών πηγαίνει επίσης προς την κατεύθυνση από το κεντρομερές.

Εάν η θέση του γονιδίου στο χρωμόσωμα είναι γνωστή με ακρίβεια, η συντεταγμένη του είναι ο δείκτης ζώνης. Όταν ο εντοπισμός του γονιδίου είναι λιγότερο βέβαιος, ενδείκνυται ότι είναι σε ένα μακρύ ή βραχύ βραχίονα.

Για μια ακριβή χαρτογράφηση των χρωμοσωμάτων, η μελέτη της μεταλλαξιογένεσης και της υβριδοποίησης με οποιαδήποτε τεχνική είναι απαραίτητη. Η ταξινόμηση των χρωμοσωμάτων και του παριζιάνικου Ντένβερ σε αυτή την περίπτωση είναι άρρηκτα συνδεδεμένα και αλληλοσυμπληρώνονται.