ANALIZA HUMANOG GENOMA
Normalni i patološki kariotip

Kariotip

U jedru svake somatske ćelije čovjeka nalazi se hromozomski komplement od 46 hromozoma, ili 23 para homologih hromozoma (jedan set hromozoma je porijeklom od oca , drugi od majke). Pored 22 para autozoma, u svakoj ćeliji se nalazi i par polnih hromozoma , koji su u ženskom polu isti XX, a u muškom različiti XY. Svaki metafazni hromozom se sastoji od dvije istovjetne hromatide, a svaka hromatida sadrži jedan linearni molekul DNK povezan sa histonima i nehistonskim proteinima. Kao i kod ostalih eukariota , DNK hromozoma se sastoji od 50% jedinstvenih i 50% repetitivnih sekvenca. Ukupan diploidni set hromozoma sadrži oko 7,1x10(na9) parova nukleotida. Jedinstvene sekvence obuhvataju strukturne gene za različite proteine i naizmjenično su raspoređene najčešće sa srednje repetitivnim sekvencama. Srednje repetitivne sekvence se prepisuju u rRNA, tRNA i iRNA za histone. Ove sekvence za histone se nalaze na hromozomu 7 kod čovjeka. Visoko repetitivne sekvence su raspoređene u pericentromernim I telomernim regionima hromozoma. Ove sekvence bi mogle biti uključene u spiralizaciji hromozoma u mitozi i mejozi, u konjugaciji, a kasnije i u separaciji homologih hromozoma u mejozi.Svaki hromozom ima centromeru, a prema položaju centromere , koja dijeli hromozom na dva dijela (p i q), ustanovljene su tri grupe hromozoma čovjeka: metacentrični hromozomi (sa medijalnim položajem centromere), submetacentrični (sa centromerom pomjerenom ka jednom kraju hromozoma) i akrocentrični (sa terminalnim položajem centromere). Metacentrični hromozomi su 1,3,6,19 i 20, akrocentrični su 13,14,15,21, 22 i y, a svi ostali hromozomi su metacentrični. Centromera je dio hromozoma koji u interakciji sa diobnim vretenom obezbjeđuje pravilnu segregaciju hromozoma. U samoj centromeri ili u njenoj blizini nalazi se familija sekvenci dna koje se periodično ponavljaju.

Telomere hromozoma predstavljaju prirodne krajeve linearnog molekula dna i imaju višestruke funkcije.Jedna od najznačajnih je očuvanje linearnog integriteta hromozoma i zaštita od degradacije ili fuzije slobodnih krajeva dna hromozoma.

Normalni kariotip

EUPLOIDIJA

Euploidna ćelija sadrži normalan broj hromozoma za određenu vrstu.Tako su humane somatske ćelije (2 haploidna seta 2n) i humane gamete (1n) euploidne.

Patološki kariotip

Hromozomske aberacije mogu biti : STRUKTURNE I NUMERIČKE
STRUKTURNE : intrahromozomske i interhromozomske
NUMERIČKE: polipoidije i aneuploidije

Poliploidija je numerička hromozomska aberacija karakterizirana povećanjem broja haploidne hromozomske garniture (3n, 4n, 5n itd.). Tipovi poliploidije su triploidija (3n = 69), tetraploidija (4n = 92), pentaploidija (5n = 115), itd.
Aneuploidija je numerička hromozomska promjena kod koje postoji višak ili manjak hromozoma unutar jednog hromozomskog para.Aneuploidije mogu biti: polisomije (trisomije i tetrasomije) i monosomije.
Strukturne aberacije hromozoma su mutacije uzrokovane lomovima i spajanjem odlomljenih krajeva.
Delecije (del) predstavljaju gubitak hromozomskog segmenta. Izgubiti se može terminalni ili središnji dio kraka hromozoma (terminalna i intersticijska delecija). Uzrokuju parcijalnu monosomiju deletiranih lokusa. U slučaju terminalne delecije obadva kraka spajaju se slomljeni krajevi i oblikuje se prstenasti ili ring (r) hromozom, koji ima centromeru. Različite terminalne delecije opisane su u čovjeka i predstavljaju klinički prepoznatljive sindrome. Primjer kariotipa: 46,XY,del(4)(p15) - Wolfov sindrom.

Terminalna delecija

Inverzije (inv) su vrsta balansiranih strukturnih aberacija, uzrokovanih dvostrukim lomom. Fragment između tačaka loma okrene se za 180° i ponovno ugradi u hromozom. Inverziju obično ne prate fenotipske promjene, no ukoliko se radi o mutacijama de novo, može doći do promjene fenotipa. Nositelje inverzija najčešće otkrivamo kariotipizacijom zbog poremećaja reprodukcije: spontanih pobačaja ili rođenja abnormalnog djeteta. Ako invertirani dio hromozoma obuhvaća centromeru, inverzija je pericentrična, a ako zahvaća dio samo jednog kraka hromozoma, inverzija je paracentrična. Pericentrična inverzija mijenja oblik hromozoma, dok u paracentričnoj inverziji oblik hromozoma ostaje nepromijenjen. Inverzija ometa normalnu konjugaciju homolognih hromozoma tijekom gametogeneze te uzrokuje stvaranje inverzijske petlje

Izohromozom (i) je tip strukturne aberacije koja nastaje poprečnom diobom centromere. Time nastaje metacentrični hromozom s genetičkim materijalom dva p kraka ili češće dva q kraka. Posljedica izohromozoma su parcijalna monosomija i parcijalna trisomija jednog hromozomskog kraka. Izohromozom je često opisan na hromozomu X, a osoba s izohromozomom i (Xq) predstavlja prepoznatljiv Turnerov sindrom.Primjer kariotipa: 46,X,i(Xq)

INTERHROMOZOMSKE STRUKTURNE ABERACIJE

Najčešći tip interhromozomskih aberacija su translokacije koje nastaju kao posljedica prebačaja genetičkog materijala jednog homolognog hromozoma na drugi ili izmjene hromozomskih fragmenata između dva i više heterologa. Razlikujemo recipročne i Robertsonove translokacije. Robertsonova translokacija ili centrična fuzija događa se samo između akrocentričnih hromozoma, i to između homologa ili heterologa. Nakon lomova koji nastaju u centromeri ili blizu centromere dolazi do spajanja q krakova akrocentričnih hromozoma, dok se p kraci gube. Gubitak p krakova kompenzira se genima s drugih p krakova akrocentričnih hromozoma te je stoga ova vrsta translokacija balansirana aberacija i uglavnom nema fenotipskih posljedica za nositelja. Ukoliko ova aberacija nastane kao svježa, u 3% slučajeva može se javiti neka veća kongenitalna promjena.
Primjer kariotipa:45,XX,der(13;21)(q10;q10) - mirni nositelj Robertsonove translokacije
Recipročne translokacije predstavljaju prebačaj odlomljenih hromozomskih fragmenata između dva ili više hromozoma. Ova vrsta translokacije može biti intersticijska ili terminalna.
Primjer kariotipa:46,XX,t(2;5)(q21;q31) - mirni nositelj recipročne translokacije
Osobe koje su nositelji Robertsonove ili recipročne translokacija mogu pored nebalansiranih gameta stvarati i balansirane gamete te tako imati i zdravu djecu. Stoga se tim osobama preporučuje prenatalna dijagnostika (npr. amniocenteza). Nažalost, nositelji translokacija otkrivaju se tek nakon više spontanih pobačaja ili rođenja malformiranog djeteta.

Aneuploidije

•Sindrom Down - trisomija 21 (47,XX,+21 ili 47,XY,+21)
•Sindrom Patau - trisomija 13 (47,XX,+13 ili 47,XY,+13)
•Sindrom Edwards - trisomija 18 (47,XX,+18 ili 47,XY,+18)
•Sindrom Klinefelter (47,XXY ili 48,XXXY)
•Dvostruki "Y" sindrom
•( 47,XYY)
•Triplo "X" sindrom
• ( 47,XXX)
•Tetra "X" sindrom (48,XXXX)
•Sindrom Turner - monosomija X ( 45,X)
•Triploidija ( 69,XXX ili 69,XXY ili 69,XYY)
•Tetraploidija ( 92,XXYY)
•Uniparentna disomija

Daunov sindrom

Daunov sindrom je najčešća aneuplodija i javlja se s učestalošću od 1 : 770 novorođenčadi, nešto češće u dječaka negoli u djevojčica (3 : 2). Karakterizira ga mentalna zaostalost, a pritom stupanj zaostalosti može varirati. Postoji znatno intrauterino i postnatalno zaostajanje u tjelesnom razvoju i rastu. Glava je smanjena opsega, a zatiljak pljosnat. Oči su koso, "mongoloidno" postavljene, široko razmaknute (hipertelorizam), na medijalnom očnom kutu postoji nabor kože (epikantus), a uz obod šarenice bijele, Brushfildove pjege. Nos je malen, široka korijena. Usta su malena, pa normalno velik jezik često viri iz usne šupljine. U dobi od 5 do 6 godina jezik postaje naglašeno izbrazdan (lingua scrotalis). Uške su gotovo uvijek loše formirane, malene i nisko postavljene. Zubi su nepravilna oblika i broja, te kasno izbijaju. Šake su široke i kratke s kratkim prstima, a česta je klinodaktilija (nagnutost 5. prsta u radijalnom smjeru). Na dlanovima može postojati brazda četiriju prstiju (majmunska brazda) uz izmijenjene dermatoglife. Muskulatura je upadljivo hipotonična, a zglobovi hiperfleksibilni. Otprilike 40% djece s Daunovim sindromom ima prirođenu srčanu manu, najčešće defekte septuma. Česte su stenoze i atrezije probavnog trakta, te smanjena otpornost prema infekcijama. Život je, u prosjeku, smanjen na polovicu u odnosu prema zdravoj populaciji, a u velikoj mjeri ovisi o postojanju malformacija vitalnih organa i životnih uvjeta. U pretpenicilinskoj eri trajanje života osoba s Daunovim sindromom bilo je znatno kraće zbog sklonosti prema infekcijama. Djeca nikad ne dosegnu mentalne sposobnosti zdrave djece (kvocijent inteligencije u 15. godini iznosi samo 40 - 50), a osobito im nedostaje sposobnost apstraktnog mišljenja. Većina djece nije sposobna za školovanje i ostaje socijalno ovisna čitavog života.

Daunov sindrom (neke od karakteristika)

HIPOTONIJA MUSKULATURE                         TIPIČAN IZGLED LICA

LOŠE FORMIRANE UŠKE                    JEZIK VIRI IZ USNE ŠUPLJINE

Sindrom Patau - trisomija 13 (47, XX,+13 ili 47, XY,+13)

Patauov sindrom (Patau sa suradnicima 1960.god.) je poslije Daunova sindroma jedna od češćih trisomija autosoma (1 : 5000 novorođenčadi) klinički karakteriziran vrlo teškim malformacijama mozga (arinencefalija), očiju (mikroftalmija ili anoftalmija), rascjepima usne, čeljusti i nepca (heliognatopalatoshiza), polidaktilijom te anomalijama srca (defekti septuma), bubrega (cistični bubrezi, potkovasti bubrezi) i probavnog trakta (malrotacije crijeva). Životna prognoza je loša i većina djece umire u prvim mjesecima života.

Sindrom Edwards - trisomija 18 (47, XX,+18 ili 47, XY,+18)

Prvog bolesnika s trisomijom 18 opisao je Edwards godine 1960. Učestalost Edwardsova sindroma iznosi 1 : 5000-8000 novorođenčadi, a u djevojčica je taj sindrom češći negoli u dječaka (4:1). Glavna su obilježja: intrauterina distrofija (hidramnion, mala posteljica, mala porođajna težina), kraniofacijalna dismorfija (mikrocefalija ili hidrocefalija, izrazita dolihocefalija, mikroftalmija, loše formirane uške, malen i uzak nos, malena mandibula, visoko nepce), kratak sternum, anomalije srca, bubrega i probavnog trakta. Postoje i karakteristične fleksijske kontrakture prstiju (2. prst preko 3., a 5. preko 4.), što je vrlo izraženo u prvim tjednima života. Prognoza je također loša, i većina djece umire tijekom prve godine života. Djeca koja žive duže obično imaju manje izražene anomalije organa, ali imaju naglašenu mentalnu zaostalost.

Sindrom Klinefelter (47, XXY ili 48, XXXY)

Klinefelterov sindrom je bio klinički prepoznat i prije otkrića njegova genetičkog uzroka (Klinefelter sa suradnicima, godine 1942.). Glavni su simptomi: relativno visok rast, atrofija testisa s oskudnom ili odsutnom spermatogenezom uz očuvane Lydigove stanice, sterilitet, ginekomastija i katkad mentalna zaostalost. Budući da u pravilu nije klinički prepoznatljiv prije puberteta, sindrom se najčešće otkriva u muškaraca koji se liječe od neplodnosti, a u većini slučajeva vode normalan život. Učestalost Klinefelterova sindroma iznosi 1 : 1000 muške novorođenčadi.

Dvostruki "Y" sindrom ( 47, XYY)

Dvostruki -Y sindrom nije fenotipski jasno definiran pa predstavlja uglavnom citogenetički pojam. Javlja se u 1 : 1000 muške novorođenčadi, koja se većinom ne razlikuju od djece s normalnim muškim kariotipom. Uz pojačani rast tijekom puberteta zapažaju se psihičke smetnje u društvenom prilagođavanju i sklonost agresivnom ponašanju te mogući infertilitet. Još je nerazjašnjeno jesu li takve osobe genetski sklone prijestupništvu. Odgovor na to osjetljivo pitanje može imati značajne društvene, moralne i etičke posljedice.

Triplo "X" sindrom ( 47, XXX)

Žene s triplo-X sindromom se fenotipski ne razlikuju od žena s normalnim kariotipom, klinički su zdrave i uglavnom fertilne. Manji broj takvih žena ima primarnu ili sekundarnu amenoreju, a neke imaju emotivne teškoće u društvenom prilagođavanju i blažu mentalnu zaostalost. Njihova djeca imaju najčešće normalan kariotip. Taj se sindrom otkriva najčešće slučajno, s učestalošću od 0,8 - 1 : 1000 ženske novorođenčadi.

Tetra "X" sindrom (48, XXXX)

Tetra-X sindrom je polisomija koju karakterizira jaka mentalna zaostalost, s koeficijentom inteligencije ispod 50% od uobičajene za odgovarajuću dob. Trajanje života nije poremećeno. Postoji mikrocefalija, ovalno lice, hipertelorizam, epikantus, strabizam i kratki prsti s klinodaktilijom 5. prsta. Pubertet s menarhama ne razlikuje se od onoga u normalnih osoba.

Sindrom Turner - monosomija X ( 45, X)

Turnerov sindrom je također klinički prepoznat znatno ranije od otkrića njegova genetskog uzroka (Turner, 1932.god.), a predstavlja gotovo jedini primjer monosomije spojive s gotovo normalnim trajanjem života. Učestalost iznosi 1: 2500 ženske novorođenčadi, a pretpostavlja se da se tek 1 : 40 djece s Turnerovim sindromom rađa, dok preostali bivaju spontano pobačeni u prvim mjesecima trudnoće. Prepoznatljivi simptomi su malena težina i dužina pri porođaju, a na licu postoji mikrognatija, epikantus, ptoza jednog ili oba gornja očna kapka, uz loše formirane i nisko postavljene uške. Vrat je kratak uz kožne nabore na lateralnoj strani, koji se protežu od uha do ramena (pterigij). Kosa završava na vratu nisko s ravnom linijom, koža je često bogata pigmentiranim nevusima. Na šakama i stopalima novorođenčadi vide se pseudolimfatički edemi, zglobovi su hiperelastični, a postoji izraziti cubitus valgus. Mogu postojati anomalije srca (20%) i anomalije bubrega (40-60%). Odrasle osobe dosegnu visinu od približno 150 cm, uz primarnu amenoreju, sterilnost i izostanak sekundarnih spolnih oznaka. Umjesto ovarija postoje samo fibrozni tračci, a stanica zametnog epitela nema. Psihički je razvoj normalan u većine, a u manje od 20% djece javlja se mentalna zaostalost. Životna prognoza djeteta s Turnerovim sindromom ovisi o postojanju i težini anomalija srca i bubrega, a rast u visinu i fertilitet ne mogu se popraviti. Nasuprot tome, supstitucijskom cikličkom terapijom estrogenima i progesteronom u doba inače očekivanog puberteta, može se izazvati pojava sekundarnih spolnih oznaka, te izbjeći pojava psihičkih smetnji i rana osteoporoza.

Triploidija ( 69, XXX ili 69, XXY ili 69, XYY)

Triploidija se u humanoj genetici susreće uglavnom prilikom citogenetičke analize spontano pobačenih plodova. U 80% triploidija dodatna haploidna garnitura hromozoma očeva je porijekla i dovodi do razvoja parcijalne mole hidatidoze, vrste patološke trudnoće gdje su prisutne hidatidiformne promjene placente. Interesantno je spomenuti da u slučaju viška majčine haploidne garniture hromozoma ne dolazi do takve promjene placente. Ovaj fenomen razlike u ekspresiji gena, odnosno hromozoma s obzirom na njegovo roditeljsko porijeklo naziva se genomic imprinting. Iznimno rijetko dolazi do rađanja djece s triploidnim kariotipom. No, budući da su simptomi dosad opisanih slučajeva prilično karakteristični, može se govoriti o sindromu triploidije. Karakterističan izgled lica udružen je s arinencefalijom, heliognatopalatoshizom, očnim kolobomima, sindaktilijom 3. i 4. prsta te mnogobrojnim anomalijama unutarnjih organa, a često je promijenjena i placenta. Vitalnost je vrlo slaba, tako da uglavnom umiru na porođaju ili nakon nekoliko dana.

Tetraploidija ( 92, XXYY)

Tetraploidija je među živorođenom djecom opisana u samo nekoliko slučajeva, od kojih su sva djeca umrla odmah nakon rođenja. Karakteristična je mikrocefalija, dismorfija lica, malformacije ekstremiteta, te anomalije urinarnog trakta i mozga.

Uniparentna disomija

Uniparentna disomija je posebna vrsta mutacije koju karakterizira prisutnost homolognih romozoma istog roditeljskog podrijetla u diploidnom kariotipu. Uniparentna disomija može nastati kao posljedica oplodnje dviju aneuploidnih gameta (jedna disomična i druga nulisomična s obzirom na isti hromozom) ili, što je češće slučaj, kao posljedica gubitka (anafazno zaostajanje) hromozoma vrlo rano u embrionalno doba u slučaju trisomične zigote. Nerazdvajanje hromozoma u I mejotičkoj diobi dovodi do heterodisomije, dok nerazdvajanje u II mejotičkoj diobi stvara izodisomiju.

 preuzmi seminarski rad u wordu » » »

Besplatni Seminarski Radovi