Tema 6. Formes d'adaptació (2014)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 2º curso
Asignatura citogenetica
Año del apunte 2014
Páginas 6
Fecha de subida 11/11/2014
Descargas 2
Subido por

Vista previa del texto

Grau de Genètica – Citogenètica T-6 Gloria Hidalgo FORMES D’ADAPTACIÓ Parlarem de formes cromosòmiques especialitzades que destaquen enfront un cromosoma convencional. Diferenciarem:  Formes d’adaptació: com a resposta a una situació concreta de la cèl·lula.
 Formes permanents: són especial per la funció que realitzen. Ex: cromosomes sexuals.
Les formes d’adaptació tenen com a funció principal es l’amplificació gènica (tenir molts més productes d’un determinar gen) amb diferents estratègies, per ampliar l’expressió d’alguns gens, i com a conseqüència una funció.
Permeten realitzar una observació citològica d’aquesta expressió gènica.
1. CROMOSOMES POLITÈNICS El mecanisme de formació de cromosomes politènics és la endoreduplicació (natural en aquest cas), una situació on les cicle cel·lular realitza 1 o més fases S seguides sense que aquestes vaguin seguides per mitosi. La conseqüència final és que el nombre de molècules de DNA (cromàtide) que presenta un determinat cromosoma es va incrementant cicle rere cicle.
 1ar ronda: diploides (2c), diploides (4c), 8c, 32c.
Cada endoreduplicació dobla el nombre de cromàtides que presentava el cromosoma.
En els cromosomes politènics, les endoreduplicació són parcials, és a dir, que no afectes a la totalitat del cromosoma i hi ha parts que no repliquen. Aquestes regions corresponen sobretot a regions centromèriques i telomèriques.
El fenomen de la endoreduplicació es característic de cèl·lules o teixits amb gran activitat metabòlica, que requereixen gran material en un fase concreta del creixement (el necessiten de forma sobtada, no gradual). Ex: glàndules salivals de drosophila, cèl·lules de trofoblast de rosegadors, cèl·lules embrionàries de determinades plantes.
1 Grau de Genètica – Citogenètica T-6 Gloria Hidalgo 1.1. MORFOLOGIA Els cromosomes politènics són molt més grans que els cromosomes metafàsics de la mateixa espècie. Són cromosomes gegants perquè, a més d’estar duplicats molt cops, són cromosomes interfàsics, i no estan condensats.
A més, en general, no es troben individualitzats un respecte el altres, sinó que estan units per un estructura anomenada cromocentre. Aquests nucleen els cromosomes politènics, i es creen en les regions heterocromàtiques pericentromèriques que no endoredupliquen.
Ho fan a través de les regions que no repliquen (centròmers i telòmers) que no pateixen la endoduplicació.
En un cromosoma politènic s’observen bandes (patró tranversal, de mida i intensitat variables). Una de les coses que es pot diferenciar al llarg de l’eix longitudinal d’un cromosoma són el cromocentres (material més condensat: cromòmers) i son independents del moment del cicle en que s’analitzen (sempre existiran aquestes regions). És un concepte purament descriptiu.
 Si agafem un cromàtide, en aquest hi hauran regions amb cromatina més condensada i descondensada. Per tant, si agafem una de les cromàtides endoreduplicades i l’estirem, veurem zones on hi haurà més cromatina, els cromòmers.
En cromosomes normals això no es veu perquè són massa petits.
Però si en comptes de tenir una cromàtide en tenim moltes per endoreduplicació, els cromòmers es poden observar citològicament al microscopi. Les regions més fosques dels cromosomes seran cromòmers superposats.
Amb microscòpia electrònica (molta resolució) s’observa que els diferent cromòmer estan connectats per un filament de cromatina – regions intercromomèriques.
1.2. FUNCIÓ Té una única funció: amplificació gènica (donar lloc a gran quantitat de productes en un moment determinat del desenvolupament de l’individu).
2 Grau de Genètica – Citogenètica T-6 Gloria Hidalgo Si s’identifiquen les molècules que s’estan sintetitzant en el nucli, s’observaran figures de RNA. El nucli que ha patit endoreduplicació conté una gran quantitat de RNA. Els cromosomes politènics tenen com a funció principal la síntesi de RNA missatge.
La concentració de síntesi de mRNA es veu d’una forma molt més clara, s’intensifica, en uns regions determinades. En un cromosoma politènic les regions amb explosió de síntesi de mRNA per sobre de la mitjana de la cèl·lula, s’anomenen anells de Balbiani o puffs.
 Manifestació citològica de l’expressió gènica de regions del cromosoma politènic que han incrementat la seva activitat.
En un cromosoma de Drosophila a diferents temps del cicle cel·lular, s’observa que en una determinada banda (Ex: 71cd), en un interval de 22h, pot començar en un estat normal, després començar a créixer, fins arribar a ser molt gran, i després tornar a decréixer. Aquesta progressió s’evidencià en forma de puff.
Des dels punt de vista molecular el que té lloc es que la conformació de la cromatina varia (passa d’inactiva a activa – apareix el puff).S’observarà al voltant de l’anell de Balbiani una gran quantitat de molècules de mRNA.
Com produeix aquesta increment és mitjançant dos mecanismes: 1. Explosió de síntesi: el nombre de gens s’ha multiplicat (hi ha moltes copies del gen).
2. Expressió altament regulada: es produeixen els diferents productes en moments determinats. És a dir, que l’anell de Balbiani anirà canviant de lloc (segons els productes que necessiti la cèl·lula).
Els anell apareixen quan una banda determinada expressa els gens que conté. En un cromosoma politènic, l’anell de Balbiani correspon a la manifestació citològica d’un canvi conformacional de la cromatina, per tant d’un pic d’expressió.
Cal remarcar que, normalment (tot i que és discutible) cada banda d’un cromosoma politènic correspon a una funció gènica. Si en un moment determinat del desenvolupament apareix un puff, tots el gens d‘aquesta banda passen a una conformació activa i s’expressen (hi ha una funció determinada que en aquell moment s’haurà de manifestar).
3 Grau de Genètica – Citogenètica T-6 Gloria Hidalgo L’estructura de la cromatina (el nivell d’organització), generalment s’han estudiat amb cromosomes politènics. Ja que són molts grans (millor manipulació al laboratori) i e comporta de forma equivalent a un cromosoma interfàsic no politènic.
Si analitzem la regió del cromocentre (amb anticossos que s’uneixen a la lisina 9 dimetilada) veiem com queda marcada la regió heterocromàtica. Per tant, aquesta modificació és típica de regions heterocromàtiques. Tot i haver-se obtingut amb cromosomes politènics, aquesta conclusió es pot extrapolar a cromosomes interfàsics normals. Utilitzant un anticòs que s’uneix a la lisina 9 acetilada, s’observen les regions eucromàtiques. S’ha de ser crític, saber que aquestes conclusions s’extreuen d’un model diferent, tot i que a vegades siguin equivalents.
En Drosophiles, els cromosomes politènics es desenvolupen en etapa de pupació, on es requereix una gran quantitat de molècules. Superada l’etapa, les cèl·lules amb aquests cromosomes degeneren (no es poden dividir) i es perden.
2. CROMOSOMES PLOMOSOS O LAMPBRUSH Es tracta de cromosomes meiòtics de l’etapa de diplotè (dictiotè), els quals presenten la cromatina molt descondensada. Són característics d’oòcits de moltes espècies animals, sobretot dels amfibis.
2.1. MORFOLOGIA Estructures on s’intueix un eix i, a banda i banda d’aquests, estructures filamentades. Cada estructura és una parella de cromosomes homòlegs.
4 Grau de Genètica – Citogenètica T-6 Gloria Hidalgo Si s’amplia aquest focus, s’observa una estructura com a la imatge. Dos eixos longitudinals que es van creuant i a banda i banda d’aquest hi ha loops simètrics. Si mirem un loop ampliat, s’observa que la molècula de DNA esta condensada a la base, surt el loop i es torna a condensar desprès. Cada una de les línies vermelles és una cromàtide. En els dos cromosomes homòlegs l’organització és igual, per tant hi ha quatre estructures en forma de loop, o “nansa”, que contenen el mateix DNA.
 Això s’interpreta com a cromosoma diplotenics altament descondensats (tot i ser una etapa de condensació).
Es presenten loop simètrics clarament descondensats, on en cada un la cromatina s’estructura en fibra de 30nm o inferior (es una conformació compatible amb expressió gènica). Aquets loop contenen per tant gens que s’expressaran contínuament. En canvi, el DNA que conte el loop o la seva base és condensat, i per tant no s’expressarà (transcripcionalment inactiu).
2.2. DIFERÈNCIES ENTRE LAMPBRISH I POLITÈNICS El dos tipus de cromosomes tenen estratègies radicalment diferents (tot i buscar el mateix):  Politènic: s’incrementa en número de copies dels gens, per tal s’augmenta l’expressió d’aquests gens concrets (els gens del puff).
 Lampbrush: no s’incrementa el número de copies, sinó que es formen específicament loop de forma que determinats productes es sintetitzaran constantment (les 4 cromàtides són transcripcionalment actives, ja que els loop són simètric, un per cada cromàtide). Per tant el productes es multipliques sempre per 4.
Concretament, s’incrementa la síntesis per tal d’acumular substàncies que desprès puguin facilitat el desenvolupament. Ex: amfibis acumulen als oòcits subs de reserves.
En la imatge es veu mRNA mitjançant molècules amb Ac (marcat amb color verd) i tots el bucle que formen part de cromosomes tenen un marcatge molt evident. Per tant, demostra que tots el loops que presenten els lampbrush estant sintetitzen constantment.
5 Grau de Genètica – Citogenètica T-6 Gloria Hidalgo Els politènic i lampbrush es donen com a conseqüència d’un procés de citodiferenciació.
3. REGIONS CROMOSÒMIQUES DE TINCIÓ HOMOGÈNICA (HSR) Y DOUBLES MINUTES (DM) Les regió HSR i DS són situacions amplificació gènica que esta associades a processos tumorals (càncer). Aquestes situacions en realitat corresponen a manifestació citològiques de fenòmens de amplifica d’oncògens (en processos tumoral).
Exemple: si es produís un fenomen d’amplificació gènica de la banda on es troba el gen N-myc, s’observaria un regió tenyida completament igual (tinció homogènia), la HSR.
Són duplicacions d’entre 20-500 vegades d’un oncògens determinat, cosa que implica proliferació descontrolada.
Són molt inestables i tenen gran tendència a fragmentar, cosa que es manifesta amb la visió de DS (fragment de cromosomes que proven de les HSR). Són segment de cromosomes circulars, sense centròmer, que contenen oncògens.
Si veiem una cèl·lula tumoral humana, es veuen els puntet de color vermell com a oncogen que corresponen a DS. La importància d’això es que la presència d’aquests HSR i DS, implica un mal pronòstic. Implica fases molt avançades, com son processos en metàstasis normalment.
6 ...