ΚΕΦΑΛΑΙΟ 19. Τα χρωμοσώματα

Transcript

1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 19 Τα χρωμοσώματα Παράγραφοι (σελ ) Παράγραφοι (σελ ) Παράγραφοι (σελ ) Παράγραφοι (σελ )

2 Το μήκος του νουκλεϊκού οξέος είναι πολύ μεγαλύτερο απ ό,τι οι διαστάσεις του διαμερίσματος που το περιέχει.

3 Ηελικοειδήςδιαδρομή του RNA του ιού TMV δημιουργείται από τη στοίχιση πρωτεϊνικών υπομονάδων μέσα στο ιοειδές.

4 Η ωρίμανση του φάγου λ περνά από αρκετά στάδια. Η άδεια κεφαλή αλλάζει σχήμα και διογκώνεται όταν γεμίζει με DNA. Οι ηλεκτρονικές μικρογραφίες δείχνουν τα σωμάτια στην αρχή και στο τέλος της διαδικασίας ωρίμανσης.

5 Η πρωτεΐνη τερμινάση προσδένεται σε ειδικές θέσεις σε ένα πολυμερές ιικών γονιδιωμάτων. Η τερμινάση κόβει το DNA και δεσμεύει ένα άδειο ιικό καψίδιο. Χρησιμοποιεί ενέργεια από την υδρόλυση ATP γιαναοδηγήσειτοdna στο εσωτερικό του καψιδίου.

6 Το βακτηριακό νουκλεοειδές φαίνεται στη λεπτή τομή ως μία συμπαγής μάζα στο κέντρο του κυττάρου.

7 Το νουκλεοειδές εκχέεται από το λυμένο βακτηριακό κύτταρο E. coli με τη μορφή βρόχων μιας ενιαίας ίνας.

8 Το βακτηριακό γονιδίωμα αποτελείται από μεγάλο αριθμό βρόχων δίκλωνου DNA (με μορφή ίνας), καθένας από τους οποίους στερεώνεται στη βάση του σχηματίζοντας μια ανεξάρτητη επικράτεια.

9 Μια μη περιορισμένη υπερέλικα στη διαδρομή του DNA δημιουργεί τάση στρέψης, αλλά τέτοια τάση δε διαδίδεται κατά μήκος του DNA όταν η υπερέλικα περιορίζεται από τη σύνδεσή του με πρωτεΐνες.

10 Οι αδελφές χρωματίδες ενός μιτωτικού ζεύγους αποτελούνται η καθεμία από μία ίνα (~ 30 nm σε διάμετρο) που αναδιπλώνεται σε μια συμπαγή μορφή στο χρωμόσωμα.

11 Είδη χρωματίνης Ευχρωματίνη: Περιλαμβάνει γονίδια που βρίσκονται στην ενεργό μορφή (μεταγράφονται) και έχει τη δομή διάσπαρτων ινών Ετεροχρωματίνη: έχει την εμφάνιση συμπαγών μορφωμάτων που συναθροίζονται κοντά στον πυρηνίσκο και στην πυρηνική μεμβράνη και περιλαμβάνει ανενεργά γονίδια. Υπάρχουν δύο κατηγορίες ετεροχρωματίνης: - Ιδιοστατική (constitutive), η οποίαείναιπάντα ετεροχρωματινική, - Εναλλακτική (facultative), της οποίας περιοχές μεταπίπτουν σε ευχρωματίνη.

12 Η ετεροχρωματίνη έχει την εμφάνιση συμπαγών μορφωμάτων που συναθροίζονται κοντά στον πυρηνίσκο και στην πυρηνική μεμβράνη, σε μια λεπτή εγκάρσια τομή του πυρήνα, μετά από χρώση Feulgen.

13 ΗζώνωσηG δημιουργεί μια χαρακτηριστική αλληλουχία από ζώνες σε κάθε χρωμόσωμα.

14 Το χρωμόσωμα Χ του ανθρώπου μπορεί να διαιρεθεί σε διακριτές περιοχές με βάσει το πρότυπο των ζωνών του. Ο μικρός βραχίονας είναι ο p και ο μεγάλος ο q. Κάθε βραχίονας διαιρείται σε μεγάλες περιοχές οι οποίες υποδιαιρούνται περαιτέρω σε χαμηλή ή μεγαλύτερη ανάλυση, όπου ορισμένες ζώνες υποδιαιρούνται σε διαζωνικές περιοχές, π.χ. η p21 διαιρείται σε p21.1, p21.2 και p21.3.

15 Υπάρχουν μεγάλες διακυμάνσεις στο ποσοστό G-C σε αλληλουχίες σχετικά μικρού μήκους. Κάθε στήλη αντιστοιχεί στην επί τοις εκατό συχνότητα τμημάτων μήκους 20 kb με το δεδομένο ποσοστό G-C.

16 Κάθε ψηκτροειδές χρωμόσωμα (στα αμφίβια) είναι ένα διφυές μειωτικό ενδιάμεσο στο οποίο οι αδελφές χρωματίδες παραμέ-νουν ενωμένες στα χιάσματα (που υποδεικνύονται με τα βέλη).

17 Ένας βρόχος ψηκτροειδούς χρωμοσώματος περιβάλλεται από ένα πλέγμα ριβονουκλεοπρωτεϊνών.

18 Τα πολυταινικά χρωμοσώματα της D. melanogaster εμφανίζουν μια εναλλασσόμενη σειρά ζωνών και διαζωνικών περιοχών.

19 Τα πολυταινικά χρωμοσώματα είναι διογκωμένα σε περιοχές έντονης μεταγραφικής δραστηριότητας

20 Η θέση ενός γονιδίου μπορεί να ταυτοποιηθεί σε συγκεκριμένη ζώνη με υβριδισμό in situ.

21 Patrinos GP, Ansorge W, MOLECULAR DIAGNOSTICS, 2 nd edition, 2009

22 Η μεγενθυμένη άποψη των ζωνών 87A και 87C δείχνει το αποτέλεσμα υβριδισμού in situ με σημασμένο RNA που απομονώθηκε από κύτταρα μετά από θερμικό σοκ.

23 Εύρεση (δια)γονιδίων με φθορίζοντες ανιχνευτές.

24 Εύρεση (δια)γονιδίων με φθορίζοντες ανιχνευτές.

25

26

27

28 Τα χρωμοσώματα έλκονται στους πόλους μέσω των μικροσωληνίσκων που συνδέονται στα κεντρομερή. Οι συγκολλητικές πρωτεΐνες (κοχεσίνες) συγκρατούν τις αδελφές χρωματίδες μαζί έως την ανάφαση. Το κεντρομερές φαίνεται εδώ στο μέσο του χρωμοσώματος (μετακεντρικό), αλλά μπορεί να βρίσκεται οπουδήποτε κατά μήκος του χρωμοσώματος, ή κοντάσταάκρα(ακροκεντρικό), ή ακόμα και στο ίδιο το άκρο (τελοκεντρικό).

29 Στη ζώνωση C, τα κεντρομερή εμφανίζονται βαθυχρωματικά.

30 Το κεντρομερές αναγνωρίζεται από μια αλληλουχία DNA που δεσμεύεται από ειδικές πρωτεΐνες. Αυτές οι πρωτεΐνες δεν προσδένονται οι ίδιες στους μικροσωληνίσκους, αλλά συναρμολογούν μια περιοχή πρόσδεσης άλλων πρωτεϊνών, οι οποίες με τη σειρά τους συνδέονται με τους μικροσωληνίσκους.

31 Με βάση τις ομολογίες της αλληλουχίας, μπορούν να εντοπιστούν τρεις συντηρημένες περιοχές στα στοιχεία CEN της ζύμης.

32 Ένα τυπικό τελομερές έχει μια απλή επαναλαμβανόμενη δομή, με μια πλούσια σε G-T αλυσίδα που προεκτείνεται πέρα από την πλούσια σε C-A αλυσίδα. Η ουράg δημιουργείται με περιορισμένη αποικοδόμηση της πλούσιας σε C-A αλυσίδας.

33 Στην κρυσταλλική δομή μιας σύντομης, επαναλαμβανόμενης αλληλουχίας από ανθρώπινο τελομερές σχηματίζονται τρεις στοιβαγμένες τετράδες G. Ηάνωτετράδαπεριέχει την πρώτη γουανίνη από κάθε μονάδα επανάληψης. Αυτή στοιβάζεται πάνω από τις τετράδες που περιλαμβάνουν τη δεύτερη γουανίνη (G3, G9, G15, G21) και την τρίτη γουανίνη (G4, G10, G16, G22) κάθε μονάδας επανάληψης.

34 Στο άκρο του χρωμοσωμικού DNA σχηματίζεται ένας βρόχος.

35 Το μονόκλωνο 3 άκρο του τελομερούς (TTAGGG)n εκτοπίζει τις ομόλογες επαναλήψεις από το δίκλωνο DNA, με αποτέλεσμα το σχηματισμό βρόχου D. Η αντίδραση καταλύεται από τον παράγοντα TRF2.

36 Τα τελομερή προστατεύουν τα χρωμοσωμικά άκρα. ΑΡΑ Ημετάλλαξητης τελομεράσης προκαλεί τη βράχυνση των τελομερών από τον ένα κυτταρικό κύκλο στον άλλο. Τελικά, η ολοκληρωτική απώλεια του τελομερούς προκαλεί χρωμοσωμικές ρήξεις και επαναδιατάξεις.

37 Στη ζύμη άγριου τύπου, το μήκος των τελομερών διατηρείται σε ~ 350 bp, αλλά στο μετάλλαγμα του γονιδίου trt1, που κωδικοποιεί το συστατικό RNA της τελομεράσης, το μήκος τους μειώνεται γρήγορα στο μηδέν.

38 Ο διασκελισμός στις τελομερικές περιοχές συνήθως καταστέλλεται από τα συστήματα επιδιόρθωσης (mismatch repair), αλλά η συχνότητά του αυξάνεται όταν τα συστήματα αυτά μεταλλαχθούν. Ο άνισος διασκελισμός επεκτείνει το τελομερές ενός από τα προϊόντα, επιτρέποντας έτσι την επιβίωση του χρωμοσώματος απουσία τελομεράσης.