Kromosom Maleri
8 Kromosom Territorier
I Stedet for å bli spredt gjennom kjernen, hvert kromosom opptar en distinkt volum, kalt et kromosom territorium. Dette har blitt demonstrert av kromosom maleri-EN FISK – basert teknikk der genomet er hybridisert til et stort antall kromosom-spesifikke sonder for å tillate visualisering av individuelle kromosomer i kjernen. Den radiale posisjonering av et kromosom er sterkt påvirket av dens sammensetning-gen-fattige kromosomer har en tendens til å okkupere posisjoner nærmere den kjernefysiske periferien, mens gen-rike kromosomer er oftere plassert mot det indre . Denne trenden er illustrert av menneskelige kromosomer 18 og 19, som er svært like i størrelse, men har svært forskjellig sekvenssammensetning: kromosom 18 er genfattig, mens 19 er genrik. Den bickmore lab brukt kromosom territorium FISK for å undersøke posisjonene til de to kromosomene i kjernen og fant at kromosom 18 var konsekvent plassert nærmere den kjernefysiske periferien enn kromosom 19 i både lymfoblastoid og fibroblast cellelinjer . Den radiale posisjoneringen av kromosomer i kjernen ble også funnet å være vevsspesifikke, med mer nært beslektede celletyper som viser mer lignende kromosomposisjonering . Det menneskelige genomet inneholder også fem akrocentriske kromosomer, som inneholder rDNA-sekvenser—kromosomer 13, 14, 15, 21 og 22 som vanligvis er gruppert rundt nukleolus-stedet for transkripsjon og behandling av ribosomalt RNA.
den radiale regelen for kromosomposisjonering påvirker også plasseringen av vekslende genrike og genfattige segmenter innenfor kromosomer—i dette tilfellet er genrike segmenter plassert mer sentralt, mens genfattige regioner okkuperer regioner nærmere periferien. I tillegg, innenfor kromosom territorier, transcriptionally inaktive segmenter er plassert internt og transcriptionally aktive segmenter er på overflaten av territoriet . Denne ordningen gir transkripsjonelt aktive regioner klar tilgang til transkripsjon maskiner og domener rike på mrna metabolske faktorer SOM SC-35 foci . Imidlertid er den fine detaljstrukturen til kromosomområder ennå uklar, noe som gjenspeiler vår mangel på kunnskap om kromatinstrukturene som former dem.
fra et genomstabilitetsperspektiv er en viktig konsekvens av kromosomposisjonsmønstre relatert til translokasjoner, den hyppigste kromosomale abnormiteten sett i den menneskelige befolkningen. Det er godt etablert at den fysiske nærheten til to kromosomer i kjernen påvirker sannsynligheten for at en translokasjon forekommer mellom dem(Fig . 23.3).
Figur 23.3. Foretrukne posisjoner av kromosomer i kjernen påvirker translokasjonsfrekvensen.
Kromosomer med samme foretrukne radiale posisjon i kjernen (f. eks. kromosomer 17 og 19) er mer sannsynlig å være involvert i translokasjoner enn kromosomer med forskjellige radiale posisjoner (f.eks. kromosomer 17 og 18).
en analyse mellom frekvensene av forskjellige ikke-patogene translokasjoner i den menneskelige befolkningen og de foretrukne radiale posisjonene til kromosomer i kjernen fant at kromosomer med lignende nukleare posisjoner danner translokasjoneroftere enn forventet ved en tilfeldighet . En annen studie var i stand til å demonstrere nærhet mellom BCR og ABL loci, involvert i den godt karakteriserte t(9; 22) translokasjon som danner et “Philadelphia” kromosom i kronisk myeloid leukemi. Forfatterne viste AT BCR og ABL loci var nærmere I B-lymfocytter enn i hematopoietiske stamceller, noe som tyder på at celletypespesifikke aspekter ved nukleær organisasjon kan bidra til forening av visse translokasjoner med bestemte krefttyper. I 2013 publiserte Misteli lab en studie som undersøkte dynamikken i dobbeltstrengbrudd og påfølgende translokasjonsformasjon i et elegant system: NIH3T3duo-celler koder for et lite antall SceI-restriksjonsenzymsteder integrert på forskjellige kromosomer, med noen steder ved Siden av En LacO-array og andre steder som ligger i Nærheten av En TetO-array. Ved bruddinduksjon Av scei-enzymet var det mulig å spore pausene som var preget av fluorescerende merkede lac (LacR) og Tet (TetR) – repressorproteiner; translokasjonsdannelse ble indikert ved langvarig, stabil ko-lokalisering Av LacR-og TetR-signalene. Forfatterne var i stand til å demonstrere at de fleste translokasjoner er dannet av loci som er nært plassert før bruddinduksjon (kontakt-første modell), i stedet for som et resultat av en bevegelse av dobbeltstrengbrudd til proksimale steder (brudd-første modell).
Utover metoder for analyse av kromosom territorier, to hoved komplementære metoder brukes til å studere 3d organiseringen av genomet på nivå med høyere orden domene struktur: FISKEBASERTE metoder og kromosombekreftelsesfangstmetoder . FISH er avhengig av hybridisering av fluorescently merket prober å visualisere individuelle loci, definerte deler av genomet eller hele kromosomer. Det gir et øyeblikksbilde av atomstruktur på enkeltcellenivå, men ulemper er at det er tidkrevende og gir en begrenset mengde informasjon ved lav oppløsning. Chromatin conformation capture (3c) teknikker stole på “frysing” kjernestrukturen ved kryssbindende interaksjoner i kjernen, ligerende DNA-fragmenter holdt i nærheten av kryssbindingene, etterfulgt AV PCR eller neste generasjons sekvensering for å identifisere hybrid DNA-fragmenter, indikativ for kontakter. På den mest sofistikerte enden kan disse teknikkene teoretisk identifisere alle mulige interaksjoner gjennom genomet, men det er også ulemper. I motsetning TIL FISK jobber 3c-teknikker på populasjoner av celler i stedet for på et enkeltcellenivå, og produserer et populasjons gjennomsnitt som kan gjenspeile en rekke forskjellige kontaktkonfigurasjoner på enkeltcellenivå. TIL tross FOR advarslene har 3c-metoder vært svært innflytelsesrike innen 3d-genomorganisasjon, og bidrar til begrepet topologisk assosierende domener (TADs). TADs er definert som regioner med mål på 900 kb, der kontaktkart viser økte interaksjoner; FISKEBASERTE studier har vist at prober som ligger INNENFOR EN TAD er fysisk nærmere enn prober som ikke ligger innenfor samme TAD, men adskilt av en lignende “lineær” genomisk avstand . 2000 TADs som også overlapper med fordelingen av histon merker og andre genomiske funksjoner som replikering timing (beskrevet senere). De er imidlertid ikke celletypespesifikke, og spørsmålet om hvilket nivå av strukturell organisasjon de reflekterer og deres funksjonelle betydning er fortsatt åpen for debatt. Interessant nok kan translokasjonsfrekvensmønsteret sett med kromosomområder også spores til TAD-organisasjonsnivået—en studie utført I B-celler fant at sannsynligheten for translokasjon mellom to loci er sterkt relatert til kontaktfrekvensen mellom dem, som definert av kromosombekreftelsesfangstgenererte kontaktkart .
