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二動原体染色体は、 2つのセントロメアを持つ異常な染色体である。これは、それぞれセントロメアを持つ2つの染色体セグメントの融合によって形成され、その結果、無動原体断片（セントロメアがない）が失われ、二動原体断片が形成される。[1]二動原体染色体の形成は、ロバートソン転座[1]やパラセントリック逆位[2]などの遺伝的プロセスに起因すると考えられている。二動原体染色体は、染色体の有糸分裂安定性と擬似二動原体染色体の形成に重要な役割を果たしている。[1] [3]その存在は、放射線などの特定の自然現象に関連付けられており、特定の臨床症候群、特に歌舞伎症候群の根底にあることが文書化されている。[3] [4]二動原体染色体の形成とセントロメア機能への影響は、特定の臨床細胞遺伝学研究室で研究されている。 [5]
形成
二動原体染色体のほとんどは、染色体逆位、つまり染色体の切断または染色体内組換えによる染色体の領域の回転によって形成されることが知られています。[2]セントロメアを除いた逆位はパラセントリック逆位として知られており、減数分裂後に不均衡な配偶子をもたらします。[2]減数分裂 Iの前期に、相同染色体が逆位ループを形成し、交差が発生します。パラセントリック逆位が発生した場合、産物の 1 つは非動原体になり、もう 1 つは二動原体になります。[1] [2]二動原体染色分体は、減数分裂 I の後期に非常に強い力で引き離され、染色体がランダムな位置で切断されます。[2]これらの切断された断片は遺伝子の欠失を引き起こし、遺伝的に不均衡な配偶子につながります。これは深刻な結果をもたらす可能性があり、歌舞伎症候群やエドワーズ症候群などの遺伝性疾患の発症に寄与します。[2]
放射線照射
放射線は細胞の核に異常を引き起こすことが知られています。[5]二動原体染色体は、1986 年のチェルノブイリ原子力災害の余波に対処する任務に就いた民間人および軍人(事故処理作業員) の血液塗抹標本のリンパ球で初めて検出されました。[4]放射線は、有糸分裂のたびに二動原体染色体が形成される可能性を高め、分裂後期と分裂終期に染色体間に物理的な橋を作ります。[5]これらの染色体が引き離されると、染色体橋が壊れ、結果として「尾のある」核、つまり細胞質への核の突出が形成されます。[4]
テロメア
細胞分裂が続くと染色体の末端が短くなり、染色体の末端が融合して二動原体染色体が形成される。 [6]これは「危機」、つまり細胞周期停止の一種と考えられており、この状態のほとんどの細胞はアポトーシスを起こす。[6]結果として生じる二動原体染色体は非常に不安定で、ロバートソン転座などの染色体転座、欠失、増幅を引き起こす。その結果、二動原体断片の壊れた欠失遺伝子産物が生じる。[1]
アプリケーション
二動原体染色体は、酵母（サッカロミセス・セレビシエ）などのモデル生物で研究されている。[7] S. cerevisiaeが古典的な遺伝システムとして利用されるようになったのは、組み換えDNAによる形質転換が実現可能だったため、 1950年代にまで遡る。 [7]無動原体および二動原体断片につながる壊れた染色体は、異常な数の染色体である異数性を許容できることが知られているため、 S. cerevisiaeで研究することができる。 [8]異数性を許容するS. cerevisiae株は、増殖中に壊れた染色体の産物を安定化することができ、これを回収して実験室で研究することができる。[7] [8]
細胞遺伝学
セントロメアの機能は、蛍光in situハイブリダイゼーション（FISH）や染色体バンディング（Cバンディング）などの技術を含む多くの実験室分析の焦点となっている。[9] FISHでは、蛍光プローブを使用して染色体上の特定のDNA配列を検出して位置を特定し、セントロメア特異的プローブを使用して二動原体染色体頻度を測定することができる。[10]この技術は、ヒトの血液サンプルと組織サンプルの検査を可能にし、歴史的に放射線研究所で採用されてきた。[4] [5] [10] Cバンディングは、二動原体染色体を視覚化するために使用できる染色技術である。これは、セントロメアまたはその近くの染色体の領域である構成的ヘテロクロマチンを特異的に染色する。 [9]
結果
二動原体染色体の存在は、知的障害、神経障害、身体障害を抱えて生きる人々にとって臨床的に重要な影響を及ぼします。尾状核は、最近の原子力災害の余波による人体組織、微生物叢、水生無脊椎動物の放射線被曝の兆候です。 [5]さらに、それらは、ヒト集団に存在する特定の遺伝性症候群をスクリーニングするための潜在的なバイオマーカーとして使用されています。[3]
擬似二動原体染色体
二動原体染色体は、染色体上のセントロメアの 1 つが不活性化される擬似二動原体変異を引き起こす可能性があります。[1]これは、小児先天性疾患である歌舞伎症候群[3]などの重度の進行性神経疾患および知的障害[11]で見られるように、患者に深刻な臨床的影響を及ぼす可能性があります。歌舞伎症候群は、擬似二動原体染色体を伴う症候群の中で最も広く研究されている症候群の 1 つです。[3]エドワーズ症候群[12]、18 番染色体のトリソミー、およびターナー症候群[13]、 X 染色体の喪失 (または部分的喪失) など、他の特徴付けられた症候群も擬似二動原体染色体に関連付けられています。擬似二動原体染色体だけではこれらの症候群を定義できません。ターナー症候群の患者における同染色体の存在など、他の染色体異常の寄与も考慮されるためです。[13]
参照
参考文献
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