MONOSOMIE: CHARAKTERISTIKA A PŘÍKLADY - BIOLOGIE - 2025

Monosomie odkazují na chromozomální konstituci jednotlivců s jednou chromozomu namísto normálního páru v diploidních organismech. To znamená, že pokud existuje 23 párů chromozomů, existuje monosomie pro jeden z nich, pokud je přítomen pouze jeden z chromozomů. Jednotlivec s monosomií v tomto případě představí 45 chromozomů místo 46.

Monosomie mohou být úplné nebo částečné. V prvním případě chybí celý chromozom. Ve druhém případě delece pouze části chromozomu určuje částečný nedostatek informací o postiženém chromozomu.

Karyotyp ženy s pouze jedním chromozomem X, místo dvou. Nebyl poskytnut žádný strojově čitelný autor. Cat ~ commonswiki převzal (na základě nároků na autorská práva)., prostřednictvím Wikimedia Commons

Protože monosomie postihuje pouze jeden pár chromozomů diploidního druhu, je považována za aneuploidii. Skutečné změny ploidy nebo euploidie naopak ovlivňují úplný počet chromozomů, které definují druh.

Charakteristika monosomií

Monosomie mohou ovlivnit somatické chromozomy nebo pohlavní chromozomy. Jedinou monosomií pohlavních chromozomů u lidí je chromozom X.

Tito jedinci jsou ženy XO a mají tzv. Turnerův syndrom. Neexistují YO monosomiky, protože každá lidská bytost vyžaduje, aby existoval X chromozom.

Ženy jsou XX a muži XY. V případě aneuplodie mohou být ženy také XXX (trizomie X) nebo XO (monosomie X). Aneuploidní muži mohou být XXY (Kleinefelterův syndrom) nebo XYY. Poslední dvě jsou také trizomie.

Celkové autozomální monosomie jsou často fatální, protože vedou k závažným vývojovým defektům. Kromě toho se může projevit jakákoli (a všechny) mutace, protože jedinec bude hemizygózní pro všechny geny solitárního chromozomu.

Aneuploidní organismy obecně vznikají fúzí gamet, z nichž jeden má numerickou chromozomální aberaci. Aneuploidie mohou také vznikat ze somatické tkáně a zdá se, že hrají důležitou roli ve výskytu a vývoji určitých typů rakoviny.

Částečná monosomie chromozomu 5 u lidí: syndrom plačící kočky

Částečná (nebo úplná) delece chromozomu 5 v krátké ruce je příčinou tzv. Syndromu cri-du-chat. Je také známý jako Lejeuneův syndrom, na počest svého objevitele, francouzského výzkumníka Jèrôme Lejeune. Ve francouzštině znamená cri-du-chat „plačící kočku“.

80% gamet, kde dochází k deleci, která charakterizuje tento syndrom, je otcovského původu. Většina delecí je spontánní a vyskytuje se de novo během gametogeneze. V menšinových případech vzniká aberantní gameta z jiných typů událostí, jako jsou translokace nebo nerovnoměrné chromozomální segregace.

Charakteristika nemoci

Vzhledem k problémům s hrtanem a nervovým systémem vyplývajícím ze stavu postižené děti plakají podobně jako malé kočky. Tento typ pláče zmizí, když dítě stárne.

Na fyzické úrovni mohou mít hlavu, malé čelisti a hodně slintat. Nejdůležitější fyzické znamení tohoto syndromu však není pouhým okem vidět. Jde o mozkovou hypoplázii, vrozenou poruchu mozkové morfogeneze.

Po zbytek života budou mít postižení lidé problémy s krmením (problémy s sáním a polykáním), přibýváním na váze a růstem. Budou mít také těžkou motorickou, intelektuální a řečovou retardaci.

Na úrovni chování lidé s tímto syndromem obvykle vykazují některé poruchy, které zahrnují hyperaktivitu, agresivitu a „výbuchy“. Mají také tendenci se opakovat. Ve velmi vzácných případech může jedinec projevit normální vzhled a chování, s výjimkou potíží s učením.

Léčba nemoci

Postižení jedinci vyžadují stálou lékařskou péči, zejména při terapiích souvisejících s motorickým a řečovým postižením. Dojde-li k srdečním problémům, bude s největší pravděpodobností vyžadován chirurgický zákrok.

Některé geny, které přispívají k projevu nemoci

Geny v chybějícím fragmentu, včetně celého krátkého ramene chromozomu 5, jsou v hemizygózním stavu. To znamená, že pouze v jedné kopii z druhého úplného chromozomu páru.

Genetické složení tohoto chromozomu proto určí některé z příčin onemocnění. Některé mohou být vysvětleny nedostatečnou expresí mutovaného genu. Jiní naopak v důsledku účinku dávkování genu pocházejí z existence jedné kopie genu namísto dvou.

Některé z genů, které přispívají k rozvoji onemocnění pomocí genetického dávkování, zahrnují TERT (pro urychlený zkrácení telomery). Lidé postižení syndromem mají nedostatky v udržování telomer. Zkrácení telomer je spojeno s výskytem různých nemocí a předčasným stárnutím.

Na druhé straně gen SEMA5A v hemizygózním stavu přerušuje normální vývoj mozku u jedinců s delecí na chromozomu 5. Zdá se, že hemizygózní stav genu MARCH6 vysvětluje charakteristický kočičí křik těch, kteří jsou postiženi trizomií.

Celková monosomie chromozomu X: Turnerův syndrom (45, X)

Autozomální monosomie jsou zpravidla smrtelné. Je zajímavé, že X chromozomová monosomie není, protože mnoho embryí XO dokáže přežít.

Zdá se, že důvod spočívá v úloze X chromozomu při pohlavním určování savců. Protože samice tohoto druhu jsou XX a samci XY, je to nezbytný chromozom. Chromozom Y je nezbytný pouze pro sexuální určení mužů, nikoli pro jejich přežití.

Chromozom X nese téměř 10% genetické informace u lidí. Jejich přítomnost samozřejmě není alternativou; je to povinné. Kromě toho je vždy částečně přítomen. To znamená, že u mužů existuje pouze jedna kopie X.

Ale také u žen, funkčně řečeno. Podle Lyonovy hypotézy (již potvrzené) u žen je exprimován pouze jeden z X chromozomů. Druhý je inaktivován genetickými a epigenetickými mechanismy.

V tomto smyslu jsou všichni savci, samci i samice, hemizygotní i pro X. XO ženy, ale v jiném stavu, bez problémů.

Přehled syndromu

Neexistuje prokázaná příčina syndromu u 45 žen X karyotypu. Turnerův syndrom postihuje 1 z 2 500 žijících žen.

Proto je to vzácná aneuploidie při porovnání například s XXY nebo XXX trizomiemi. Obecně nejsou těhotenství XO životaschopné. Odhaduje se, že 99% těhotenství XO končí potratem.

Související fyzické a somatické vlastnosti

Charakteristickým rysem Turnerova syndromu je krátká postava. Samice XO jsou při narození malé, nezažívají explozivní růst spojený s pubertou a dospělí dosáhnou maximální výšky 144 cm.

Mezi další somatické rysy spojené se syndromem patří vrozené srdeční onemocnění a abnormality ledvin. Ženy postižené Turnerovým syndromem mají zvýšené riziko otitis media, hypertenze, diabetes mellitus, poruch štítné žlázy a obezity.

Duševní rozvoj a dovednosti

IQ žen XO je rovnocenné s jejich XX vrstevníky. Je však možné, že deficity lze pozorovat v prostorové orientaci, v rukopisu a při řešení matematických problémů. Nepředstavují problémy například v aritmetických výpočtech, ale v počítání.

Řeč je normální, ale mohou se vyskytnout problémy, pokud není léčeno otitis media. Mnoho z těchto nedostatků se považuje za důsledek snížené produkce estrogenu. Motorické dovednosti mohou také vykazovat určité zpoždění.

Léčba symptomů syndromu

Z hlediska krátké postavy mohou ženy s Turnerovým syndromem dostávat injekce rekombinantního růstového hormonu během dětství. Mohou očekávat, že dosáhnou výšky nejméně 150 cm.

Hormonální substituční terapie by měla být zahájena ve věku mezi 12 a 15 lety, aby byl zajištěn správný přechod k dospívání a dospělosti. Tato terapie musí být ve většině případů prodloužena, aby se zabránilo předčasným koronárním onemocněním srdce a osteoporóze.

Se zbývajícími podmínkami je při vývoji a stavu dospělých XO žen nezbytná lékařská pomoc a následné sledování. Poradenství je také důležité, protože fyzické nedostatky mohou ovlivnit váš emoční vývoj.

Monosomie v jiných organismech

Monosomie poprvé objevila a nahlásila Barbara McClintocková v roce 1929 z práce na kukuřici. Stejně jako u kukuřice mají monosomie v jiných diploidních rostlinách větší účinek než u polyploidních rostlin.

Bárbara MClintock v roce 1947. Smithsonian Institution / Science Service; Obnovil Adam Cuerden pomocí Wikimedia Commons.

Ztráta chromozomu páru v diploidní rostlině vede ke genetické nerovnováze, která následně mění hladiny enzymů. Tím mohou být ovlivněny všechny metabolické cesty, na nichž se podílejí.

V důsledku toho se mění normální fenotypy jednotlivce. Na druhé straně monosomika se snadno studuje, protože jejich hemizygózní stav usnadňuje genetickou analýzu mutantů.

Tyto rostliny jsou velmi užitečné v základní vědě, například při studiu událostí meiózy a segregace chromozomů. Bylo například pozorováno, že ne všechny chromozomy v různých monosomech se chovají stejným způsobem.

To vše bude záviset na existenci homologních oblastí v chromozomech, které nemusí být nutně oblasti správného páru. V aplikované vědě je snadnější manipulovat s konkrétní monosomální rostlinou než s neomylnou. Poté můžete přistoupit na konvenční kříže a vygenerovat nové odrůdy (bez monosomie).

Reference

1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6. vydání). WW Norton & Company, New York, NY, USA.
2. Álvarez-Nava, F., Lanes, R. (2018) Epigenetics in Turnerův syndrom. Clinical Epigenetics, 10. doi: 10.1186 / s13148-018-0477-0
3. Demaliaj, E., Cerekja, A., Piazze, J. (2012) Kapitola 7: Aneuploidie pohlavních chromosomů. In: Storchova, Z. (Ed.), Aneuploidy in Health and Disease. InTech, Rijeka, Chorvatsko. ISBN: 978-953-51-0608-1.
4. Nguyen, JM, Qualmann, KJ, Okashah, R., Reilly, A., Alexejev, MF, Campbell, DJ (2015) delece 5p: současné znalosti a budoucí směry. American Journal of Medical Genetics, část C: Semináře Medical Genetics, 169: 224-238.
5. Goodenough, UW (1984) Genetics. WB Saunders Co. Ltd, Philadelphia, PA, USA.
6. Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Úvod do genetické analýzy (11. vydání). New York: WH Freeman, New York, NY, USA.
7. Yadav, MC, 1,2 ∗, Sachan, JKS, Sarkar, KR (2009) Monosomická analýza odhaluje duplicitní chromozomální segmenty v kukuřičném genomu. Journal of Genetics, 88: 331-335.