chromosomal structure Dotaz Zobrazit nápovědu
Odchylky normálního počtu a struktury chromozómů mohou způsobovat mentální, růstovou a vývojovou retardaci, poruchy sexuálního vývoje, vrozené vývojové vady, faciální stigmatizaci, deformity končetin, poruchy intrauterinního vývoje plodu, spontánní potraty, infertilitu. Výrazné změny karyotypu jsou pozorovány u nádorových buněk. Protože se ve většině případů jedná o nadbytek či ztrátu velkého počtu genů, dochází k postižení většího počtu orgánových systémů – hovoříme o syndromech. Nejznámější choroby zapříčiněné numerickou odchylkou chromozomální výbavy jsou Downův syndrom a Turnerův syndrom. U diagnostiky strukturálních aberací jsou možnosti klasické cytogenetiky limitovány a stále častěji se využívá fluorescenční in situ hybridizace (FISH). Přednostmi jsou rychlost, specificita, senzitivita a možnost aplikace i na interfázních buněčných jádrech. Pomocí FISH lze detekovat submikroskopické delece a amplifikace, a tím odhalit etiologii mnoha vrozených vad a nádorových chorob včetně případů familiárního výskytu. Nejmodernější varianty umožňují determinovat mnohočetné chromozomální přestavby v jednom kroku a přispět tak ke zjištění diagnózy a prognózy nádorových chorob. Nedílnou součástí cytogenetické diagnostiky je využití speciálního softwaru pro analýzu chromozómů nebo vyšetření FISH.
Aberrations of the normal number and structure of chromosomes can cause mental, growth and developmental delay, defects of sexual development, congenital defects, abnormal facial features, deformation of extremities, defective intrauterine development, spontaneous miscarriages, and infertility. Expressive changes of the karyotype are used to be found in cancer cells. In majority of cases a lot of genes are abundant or deleted and then many organs are affected – therefore disorders are described as „syndromes“. Down and Turner syndromes are the best known syndromes caused by numerical aberrations of human chromosomes. In the diagnostics of structural aberrations, the use of methods of classical cytogenetics becomes limited. Fluorescence in situ hybridisation (FISH) is therefore used more frequently. FISH method has several advantages: rapidity, sensitivity, specificity and possibility to apply this method also in interphase nuclei. Application of FISH allows us to detect submicroscopic deletions and amplifications and to explain the aetiology of inborn developmental defects and cancer diseases (including familiar cases). The newest FISH modifications perform one step analysis of multiple chromosomal rearrangements and help us to ascertain the diagnosis and the prognosis of cancer diseases. The use of special computer software for chromosomal and FISH analysis is the most important part of the current cytogenetic diagnostics.
- MeSH
- chromozomální aberace diagnóza MeSH
- cytogenetika metody MeSH
- hybridizace in situ fluorescenční MeSH
- karyotypizace MeSH
- Publikační typ
- přehledy MeSH
- MeSH
- chromozomální aberace diagnóza epidemiologie MeSH
- cytogenetika metody statistika a číselné údaje MeSH
- indukovaný potrat diagnóza epidemiologie genetika MeSH
- kultivované buňky MeSH
- lidé MeSH
- plod cytologie MeSH
- první trimestr těhotenství MeSH
- samovolný potrat MeSH
- těhotenství MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- těhotenství MeSH
- ženské pohlaví MeSH
The frequencies of different types of chromosomal abnormalities are shown in a study performed during 1989 -1996. 32 pathological karyotypes were found, i. e. 1.6 %. The ratio of numerical/structural abnormalities is 1.67. The number of de novo or unexpected structural abnormalities is 67 % from all structural ones in this study. This strongly supports the need of complete cytogenetic analysis.
Recent advances in sequencing allow population-genomic data to be generated for virtually any species. However, approaches to analyse such data lag behind the ability to generate it, particularly in nonmodel species. Linkage disequilibrium (LD, the nonrandom association of alleles from different loci) is a highly sensitive indicator of many evolutionary phenomena including chromosomal inversions, local adaptation and geographical structure. Here, we present linkage disequilibrium network analysis (LDna), which accesses information on LD shared between multiple loci genomewide. In LD networks, vertices represent loci, and connections between vertices represent the LD between them. We analysed such networks in two test cases: a new restriction-site-associated DNA sequence (RAD-seq) data set for Anopheles baimaii, a Southeast Asian malaria vector; and a well-characterized single nucleotide polymorphism (SNP) data set from 21 three-spined stickleback individuals. In each case, we readily identified five distinct LD network clusters (single-outlier clusters, SOCs), each comprising many loci connected by high LD. In A. baimaii, further population-genetic analyses supported the inference that each SOC corresponds to a large inversion, consistent with previous cytological studies. For sticklebacks, we inferred that each SOC was associated with a distinct evolutionary phenomenon: two chromosomal inversions, local adaptation, population-demographic history and geographic structure. LDna is thus a useful exploratory tool, able to give a global overview of LD associated with diverse evolutionary phenomena and identify loci potentially involved. LDna does not require a linkage map or reference genome, so it is applicable to any population-genomic data set, making it especially valuable for nonmodel species.
- MeSH
- Anopheles klasifikace genetika MeSH
- chromozomální inverze * MeSH
- jednonukleotidový polymorfismus MeSH
- molekulární evoluce MeSH
- populační genetika metody MeSH
- sekvenční analýza DNA MeSH
- shluková analýza MeSH
- Smegmamorpha klasifikace genetika MeSH
- vazebná nerovnováha * MeSH
- výpočetní biologie metody MeSH
- zvířata MeSH
- Check Tag
- zvířata MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- hodnotící studie MeSH
- práce podpořená grantem MeSH
Human malignancies are often hallmarked with genomic instability, which itself is also considered a causative event in malignant transformation. Genomic instability may manifest itself as genetic changes in the nucleotide sequence of DNA, or as structural or numerical changes of chromosomes. Unrepaired or insufficiently repaired DNA double-strand breaks, as well as telomere shortening, are important contributors in the formation of structural chromosomal aberrations (CAs). In the present review, we discuss potential mechanisms behind the formation of CAs and their relation to cancer. Based on our own studies, we also illustrate how inherited genetic variation may modify the frequency and types of CAs occurring in humans. Recently, we published a series of studies on variations in genes relevant to maintaining genomic integrity, such as those encoding xenobiotic-metabolising enzymes, DNA repair, the tumour suppressor TP53, the spindle assembly checkpoint, and cyclin D1 (CCND1). While individually genetic variation in these genes exerted small modulating effects, in interactions they were associated with CA frequencies in peripheral blood lymphocytes of healthy volunteers. Moreover, we observed opposite associations between the CCND1 splice site polymorphism rs9344 G870A and the frequency of CAs compared to their association with translocation t(11,14). We discuss the functional consequences of the CCND1 gene in interplay with DNA damage response and DNA repair during malignant transformation. Our review summarizes existing evidence that gene variations in relevant cellular pathways modulate the frequency of CAs, predominantly in a complex interaction. More functional/mechanistic studies elucidating these observations are required. Several questions emerge, such as the role of CAs in malignancies with respect to a particular phenotype and heterogeneity, the formation of CAs during the process of malignant transformation, and the formation of CAs in individual types of lymphocytes in relation to the immune response.
- MeSH
- chromozomální aberace * MeSH
- lidé MeSH
- nádory genetika patologie MeSH
- oprava DNA * MeSH
- polymorfismus genetický * MeSH
- poškození DNA * MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- přehledy MeSH
Východiska: Chromozomové přestavby hrají významnou roli v patofyziologii nádorů. Mezi mechanizmy vedoucí k jejich vzniku byla v nedávné době zařazena chromotripse. Ta způsobuje rozpad chromozomů a jejich opětovné seskupení s desítkami až stovkami přestaveb. Na rozdíl od klasického schématu nádorové transformace se při chromotripsi aberace nehromadí postupně, ale vznikají během jediné události. Vzniklé přestavby bývají rozsáhlé a často zapříčiňují aktivaci onkogenů či inaktivaci nádorových supresorů. Chromotripse je spojována s mnoha typy nádorů, především s nádory mozku a kostí. Byla však popsána nejen u nádorových onemocnění, ale i u vrozených poruch. Přesný mechanizmus vzniku nebyl dosud objasněn, existuje však několik modelů, z nichž nejpravděpodobnější se jeví vznik přestaveb následkem poškození DNA v tzv. mikrojádře. Stejně tak důsledky chromotripse pro průběh buněčných pochodů nejsou zatím plně pochopeny. U onkologických pacientů obecně je pozorována souvislost mezi chromotripsí a nepříznivou prognózou. Cíl: Záměrem tohoto článku je shrnout dosavadní poznatky o chromotripsi a předložit je čtenáři v přehledné podobě. Zaměřili jsme se na popsání základních rysů chromotripse, pravděpodobných mechanizmů jejího vzniku, důsledků na buněčné procesy a dále na poskytnutí přehledu onemocnění, u kterých se s ní můžeme setkat, přičemž pozornost je věnována zejména onkologickým onemocněním. Na závěr je uveden výhled pro využití dosavadních poznatků o chromotripsi při optimalizaci léčebných postupů u onkologických pacientů.
Background: Chromosome rearrangements play an important role in cancer pathophysiology. Recently, chromothripsis has been proposed among the mechanisms leading to their formation. Chromothripsis leads to fragmentation of chromosomes and their reconstitution with tens to hundreds of rearrangements clustered in small genome regions. In contrast to the traditional concept of malignant transformation, abnormalities caused by chromothripsis are not accumulated gradually but arise during a single event. The resulting structural variants are extensive and often cause oncogene activation or tumor suppressor inactivation. Chromothripsis is associated with many tumor types, especially with brain and bone tumors. Besides that, it has been described also in congenital disorders. The exact mechanism of chromothripsis origin has not been clarified yet; however, several hypotheses have been prosed, among which DNA damage in micronucleus seems to be most likely. Similarly, an impact of chromothripsis on cellular processes has not been fully understood, yet its association with unfavorable prognosis has been observed. Purpose: The purpose of this article is to summarize the current knowledge about chromothripsis and to present gathered pieces of information in a structured way. We focused on describing the basic features of chromothripsis, potential mechanisms of its origin, its impact on cellular processes and providing an overview of diseases where chromothripsis has been noted, with particular attention to cancer. Finally, we suggest a potential use of current knowledge about chromothripsis in the optimization of personalized treatment. Supported by Ministry of Health of the Czech Republic, grant no. 15-31834A. All rights reserved. The authors declare they have no potential conflicts of interest concerning drugs, products, or services used in the study. The Editorial Board declares that the manuscript met the ICMJE recommendation for biomedical papers. Submitted: 31. 12. 2018 Accepted: 19. 3. 2019
- MeSH
- chromothripsis * MeSH
- chromozomy MeSH
- DNA MeSH
- lidé MeSH
- mutace MeSH
- nádory * etiologie genetika terapie MeSH
- oprava DNA MeSH
- strukturální variace genomu MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
- přehledy MeSH
