عدم جداشدن کروموزوم‌ها و منشأ آنوپلوئیدی

عدم جداشدن کروموزوم‌ها (Nondisjunction) به معنای عدم جداسازی صحیح کروموزوم‌ها در طول تقسیم سلولی است؛ هنگامی که این پدیده در میوز رخ می‌دهد، گامت‌هایی با یک کروموزوم اضافی یا ناقص تولید می‌کند که منشأ بیشتر آنوپلوئیدی‌های ساختاری در انسان است. این موضوع چگونگی، زمان و والد منشأ این خطاها را بررسی می‌کند.

Definition

عدم جداشدن کروموزوم‌ها (Nondisjunction) به معنای عدم جداسازی کروموزوم‌های همولوگ (در میوز I) یا کروماتیدهای خواهری (در میوز II یا میتوز) به قطب‌های مخالف است که منجر به تولید سلول‌های دختری با تعداد کروموزوم غیرطبیعی می‌شود؛ عدم جداشدن کروموزوم‌ها در میوز در یک گامت، منشأ اصلی لقاح‌های تریزومیک و مونوزومیک است.

Scope

این مدخل به معنای عدم جداشدن کروموزوم‌ها در میوز I در مقابل میوز II، مکانیسم‌هایی که منجر به جداسازی نادرست کروموزوم‌ها می‌شوند، نحوه تعیین والد و تقسیم منشأ یک آنوپلوئیدی، و سهم نقص‌های نوترکیبی می‌پردازد. این یک مرجع مکانیکی در مورد پیدایش آنوپلوئیدی است، نه یک راهنمای بالینی یا غربالگری.

Core questions

• چه چیزی عدم جداشدن کروموزوم‌ها در میوز I را از عدم جداشدن کروموزوم‌ها در میوز II متمایز می‌کند؟
• چگونه والد و تقسیم منشأ یک تریزومی تعیین می‌شود؟
• کدام نقص‌های نوترکیبی و چسبندگی، کروموزوم را مستعد جداسازی نادرست می‌کنند؟

Key concepts

• عدم جداشدن کروموزوم‌ها در میوز I در مقابل میوز II
• تریزومی و مونوزومی
• والد منشأ و تقسیم منشأ
• پیکربندی‌های کراسینگ‌اور مستعد (غایب یا نامطلوب)
• جداسازی زودرس کروماتیدهای خواهری
• نقطه کنترل مونتاژ دوک
• موزاییسم ناشی از عدم جداشدن کروموزوم‌ها پس از زیگوت (میتوزی)

Mechanisms

جداسازی صحیح نیازمند آن است که هر جفت کروموزوم توسط یک کراسینگ‌اور (crossover) با جایگاه مناسب و توسط چسبندگی کروماتیدهای خواهری تا آنافاز در کنار هم نگه داشته شوند و جهت‌گیری دوگانه روی دوک نظارت شود. عدم جداشدن کروموزوم‌ها زمانی رخ می‌دهد که این محافظت‌ها با شکست مواجه شوند: یک بی‌والانت فاقد تبادل (یک جفت آکیاسمات) یا دارای کراسینگ‌اوری که بسیار نزدیک به سانترومر یا تلومر قرار گرفته است، مستعد جداسازی نادرست است، همانطور که کروموزومی که چسبندگی آن ضعیف شده و کروماتیدهای خواهری زودتر از موعد جدا می‌شوند. چنین خطاهایی گامت‌هایی با ۲۴ یا ۲۲ کروموزوم تولید می‌کنند که در لقاح منجر به تریزومی یا مونوزومی می‌شوند. مطالعه پلی‌مورفیسم‌های DNA در افراد تریزومیک و والدین آن‌ها امکان می‌دهد تا خطا به یک والد و به میوز I یا II نسبت داده شود؛ این کار نشان داد که آنوپلوئیدی انسانی به طور عمده در اووسیت، اغلب در میوز I و مرتبط با نوترکیبی تغییر یافته، ایجاد می‌شود (Hassold & Hunt, 2001; Angell, 1997; Nagaoka et al., 2012; Webster & Schuh, 2017).

Clinical relevance

عدم جداشدن کروموزوم‌ها در میوز منشأ تریزومی‌های اتوزومی و آنوپلوئیدی‌های کروموزوم جنسی رایج و بخش بزرگی از سقط‌های زودرس بارداری است. دانستن تقسیم و والد منشأ، تفسیر یافته‌های سیتوژنتیک و ملاحظات عود را روشن می‌کند؛ این موضوع نحوه پیدایش آنوپلوئیدی را توضیح می‌دهد و مبنایی برای تشخیص یا مشاوره فردی نیست (Hassold & Hunt, 2001; Nagaoka et al., 2012).

Epidemiology

آنوپلوئیدی رایج‌ترین دسته ناهنجاری کروموزومی در انسان و عامل اصلی سقط جنین است؛ مطالعات منشأ مولکولی، اکثریت قریب به اتفاق تریزومی‌های اتوزومی را به خطاهای میوزی مادر نسبت می‌دهند که سهم قابل توجهی از آن‌ها در میوز I رخ می‌دهد (Hassold & Hunt, 2001; Nagaoka et al., 2012).

History

هنگامی که شمارش کروموزوم‌ها در اواسط قرن بیستم قابل اعتماد شد، آنوپلوئیدی‌هایی مانند تریزومی ۲۱ به عنوان علل شایع اختلالات مادرزادی و از دست دادن بارداری شناخته شدند. سپس مطالعات پلی‌مورفیسم DNA امکان داد تا هر تریزومی به یک والد و به یک تقسیم میوزی نسبت داده شود و شیوع خطاهای میوز I مادری و ارتباط آن‌ها با نوترکیبی غیرطبیعی را آشکار کرد، در حالی که تحلیل‌های تک‌اووسیت مستقیماً رویدادها را مستند کردند (Angell, 1997; Hassold & Hunt, 2001).

Debates

عدم جداشدن کروموزوم‌های همولوگ کامل در مقابل جداسازی زودرس کروماتیدهای خواهری

مدل‌های کلاسیک خطاهای میوز I را به عدم جداسازی همولوگ‌های کامل نسبت می‌دهند، اما تحلیل‌های مستقیم اووسیت‌های انسانی نیز جداسازی زودرس کروماتیدهای خواهری و جداسازی معکوس را دخیل می‌دانند که نشان می‌دهد مسیر خطای میوز I ناهمگن‌تر از یک مکانیسم واحد است.

Key figures

• Terry Hassold
• Patricia Hunt
• Renée Angell
• Melina Schuh

Seminal works

• hassold-hunt-2001
• angell-1997
• nagaoka-2012

Frequently asked questions

تفاوت بین عدم جداشدن کروموزوم‌ها در میوز I و میوز II چیست؟

در عدم جداشدن کروموزوم‌ها در میوز I، کروموزوم‌های همولوگ کامل از هم جدا نمی‌شوند؛ در میوز II، کروماتیدهای خواهری هستند که از هم جدا نمی‌شوند. این تمایز اغلب می‌تواند از طریق مناطق کروموزومی والدینی که در تریزومی وجود دارند، استنباط شود.

چرا بیشتر آنوپلوئیدی‌های انسانی منشأ مادری دارند؟

اکثریت قریب به اتفاق تریزومی‌های اتوزومی به خطاهای اووسیت و نه اسپرم بازمی‌گردند که منعکس‌کننده ویژگی‌های میوز زنانه مانند توقف طولانی اووسیت‌ها و از دست دادن تدریجی چسبندگی کروموزومی در طول زمان است.