Không phân ly và Nguồn gốc Lệch bội

Không phân ly là sự thất bại của các nhiễm sắc thể trong việc phân tách chính xác trong quá trình phân chia tế bào; khi xảy ra trong giảm phân, nó tạo ra các giao tử thiếu hoặc thừa một nhiễm sắc thể, là nguồn gốc của hầu hết các lệch bội thể chất ở người. Chủ đề này theo dõi cách thức, thời điểm và ở cha mẹ nào những lỗi này phát sinh.

Definition

Không phân ly là sự thất bại của các nhiễm sắc thể tương đồng (trong giảm phân I) hoặc các chromatid chị em (trong giảm phân II hoặc nguyên phân) trong việc phân tách về các cực đối diện, tạo ra các tế bào con với số lượng nhiễm sắc thể bất thường; không phân ly giảm phân trong giao tử là nguồn gốc chính của các thụ thai ba nhiễm sắc thể và một nhiễm sắc thể.

Scope

Mục này bao gồm ý nghĩa của không phân ly trong giảm phân I so với giảm phân II, các cơ chế dẫn đến sự phân ly nhiễm sắc thể sai lệch, cách xác định nguồn gốc của lệch bội từ cha mẹ và phân chia, và sự đóng góp của các khiếm khuyết tái tổ hợp. Đây là một tài liệu tham khảo cơ chế về sự phát sinh của lệch bội, không phải là một hướng dẫn lâm sàng hoặc sàng lọc.

Core questions

• Điều gì phân biệt không phân ly ở giảm phân I với không phân ly ở giảm phân II?
• Làm thế nào để xác định cha mẹ và phân chia nguồn gốc của một ba nhiễm sắc thể?
• Những khiếm khuyết tái tổ hợp và gắn kết nào làm cho nhiễm sắc thể dễ bị phân ly sai lệch?

Key concepts

• Không phân ly giảm phân I so với giảm phân II
• Ba nhiễm sắc thể và một nhiễm sắc thể
• Cha mẹ nguồn gốc và phân chia nguồn gốc
• Cấu hình trao đổi chéo dễ bị tổn thương (không có hoặc không tối ưu)
• Sự tách sớm của các chromatid chị em
• Điểm kiểm soát lắp ráp thoi phân bào
• Thể khảm từ không phân ly sau hợp tử (nguyên phân)

Mechanisms

Sự phân ly trung thực đòi hỏi mỗi cặp nhiễm sắc thể phải được giữ chặt bởi một trao đổi chéo được đặt đúng vị trí và bởi sự gắn kết của các chromatid chị em cho đến kỳ sau, và sự định hướng kép trên thoi phân bào phải được giám sát. Không phân ly phát sinh khi các biện pháp bảo vệ này thất bại: một bivalent thiếu trao đổi (một cặp không có chiasma) hoặc mang một trao đổi chéo nằm rất gần tâm động hoặc telomere dễ bị phân ly sai lệch, cũng như một nhiễm sắc thể có sự gắn kết bị suy yếu khiến các chromatid chị em tách ra sớm. Những lỗi như vậy tạo ra các giao tử có 24 hoặc 22 nhiễm sắc thể, tạo ra ba nhiễm sắc thể hoặc một nhiễm sắc thể khi thụ tinh. Nghiên cứu các đa hình DNA ở những cá thể ba nhiễm sắc thể và cha mẹ của họ cho phép xác định lỗi thuộc về cha mẹ nào và ở giảm phân I hay II; công trình này cho thấy lệch bội ở người phát sinh chủ yếu ở noãn bào, thường xuyên ở giảm phân I và liên quan đến tái tổ hợp bị thay đổi (Hassold & Hunt, 2001; Angell, 1997; Nagaoka et al., 2012; Webster & Schuh, 2017).

Clinical relevance

Không phân ly giảm phân là nguồn gốc của các ba nhiễm sắc thể thường gặp và lệch bội nhiễm sắc thể giới tính, và của một phần lớn các trường hợp mất thai sớm. Việc biết phân chia và cha mẹ nguồn gốc cung cấp thông tin cho việc giải thích các phát hiện di truyền tế bào và các cân nhắc tái phát; chủ đề này giải thích cách lệch bội phát sinh và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc tư vấn cá nhân (Hassold & Hunt, 2001; Nagaoka et al., 2012).

Epidemiology

Lệch bội là loại bất thường nhiễm sắc thể phổ biến nhất ở người và là nguyên nhân hàng đầu gây sẩy thai; các nghiên cứu về nguồn gốc phân tử cho thấy phần lớn các ba nhiễm sắc thể thường là do lỗi giảm phân của mẹ, với một phần đáng kể xảy ra ở giảm phân I (Hassold & Hunt, 2001; Nagaoka et al., 2012).

History

Khi việc đếm nhiễm sắc thể trở nên đáng tin cậy vào giữa thế kỷ XX, các lệch bội như ba nhiễm sắc thể 21 đã được công nhận là nguyên nhân phổ biến gây ra các rối loạn bẩm sinh và mất thai. Các nghiên cứu đa hình DNA sau đó đã giúp xác định mỗi ba nhiễm sắc thể thuộc về cha mẹ nào và ở phân chia giảm phân nào, tiết lộ sự chiếm ưu thế của các lỗi giảm phân I của mẹ và sự liên quan của chúng với tái tổ hợp bất thường, trong khi các phân tích noãn bào đơn lẻ đã ghi lại trực tiếp các sự kiện (Angell, 1997; Hassold & Hunt, 2001).

Debates

Không phân ly toàn bộ nhiễm sắc thể tương đồng so với sự tách sớm của các chromatid chị em

Các mô hình cổ điển cho rằng các lỗi giảm phân I là do sự thất bại của toàn bộ các nhiễm sắc thể tương đồng trong việc phân tách, nhưng các phân tích trực tiếp các noãn bào người cũng cho thấy sự tách sớm của các chromatid chị em và sự phân ly ngược, cho thấy con đường lỗi giảm phân I phức tạp hơn một cơ chế duy nhất.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa không phân ly giảm phân I và giảm phân II là gì?

Trong không phân ly giảm phân I, toàn bộ các nhiễm sắc thể tương đồng không phân tách; trong giảm phân II, các chromatid chị em không phân tách. Sự khác biệt thường có thể được suy ra từ các vùng nhiễm sắc thể của cha mẹ có mặt trong ba nhiễm sắc thể.

Tại sao hầu hết các lệch bội ở người có nguồn gốc từ mẹ?

Phần lớn các ba nhiễm sắc thể thường có nguồn gốc từ các lỗi trong noãn bào chứ không phải tinh trùng, phản ánh các đặc điểm của giảm phân nữ như sự ngừng phát triển kéo dài của noãn bào và sự mất dần gắn kết nhiễm sắc thể theo thời gian.