Formes d'adaptació (2014)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 2º curso
Asignatura citogenetica
Año del apunte 2014
Páginas 7
Fecha de subida 05/11/2014 (Actualizado: 04/09/2015)
Descargas 10
Subido por

Vista previa del texto

CITOGENÈTICA PARCIAL 1 BLOC IV: Cromosomes especialitzats TEMA 6 – Formes d’adaptacio La funció principal d’una forma d’adaptació és l’amplificació gènica – permeten realitzar una observació citològica de l’expressió gènica.
CROMOSOMES POLITÈNICS 23/10/14 MECANISME DE FORMACIÓ El mecanisme de formació és l’endoreduplicació (es tracta d’un fenomen natural). És una situació en què les cèl·lules que estan en un cicle cel·lular realitzen diverses fases S sense que aquestes vagin seguides d’una fase M. El nombre de cromàtides d’un cromosoma es va incrementant cicle rere cicle, ja que cada endoreduplicació dobla el nombre de cromàtides, fins arribar a 29 i 210. Això no afecta la totalitat del cromosoma – hi ha parts del cromosoma que no repliquen – les regions centromèriques i telomèriques escapen a la duplicació. Per tant es tracta d’un fenomen parcial.
DISTRIBUCIÓ Aquest fenomen és característic de cèl·lules o teixits que presenten una gran activitat metabòlica (requereixen una gran quantitat de material en una fase determinada de desenvolupament, de forma sobtada, no gradual). Per exemple, glàndules salivars de larves de Drosophila i altres dípters, cèl·lules del trofoblast de rosegadors i algunes plantes.
En el procés de formació només es duplica l’eucromatina.
80 CITOGENÈTICA PARCIAL 1 MORFOLOGIA Conseqüència estructural? Observem cromosomes molt més grans que els metafàsics normals de la mateixa espècie. Aquest increment de mida és degut que els cromosomes politènics són cromosomes interfàsics, i l’estructura de la cromatina és similar a la d’un cromosoma descondensat.
Aquests cromosomes politènics, en general, no es troben individualitzats els uns respecte els altres, sinó que estan units pel cromocentre que pot estar desdoblat. Aquesta estructura nuclea els diferents cromosomes politènics a través de les regions heterocromàtiques que no repliquen (centròmers i telòmers).
Una de les característiques estructurals és que s’observa un patró de bandes transversal d’intensitat i mida variable. Per què s’observen bandes? Recordem que teníem els cromòmers i les regions intercromomèriques. Els cromòmers són independents del cicle cel·lular – sempre n’hi ha en un cromosoma (en qualsevol fase sempre hi haurà regions més condensades i regions menys condensades, és un concepte purament descriptiu). Per tant, en aquesta cromàtide també tindrem regions més i menys condensades com a conseqüència dels diferents nivells de condensació en un cromosoma interfàsic. La diferència és que en un cromosoma interfàsic normal no podem distingir cromòmers, no tenim suficient resolució. Però si superposem aquests cromosomes interfàsics com a conseqüència de les duplicacions (ara tenim el doble de cromàtides i per tant el doble de cromòmers), citològicament sí que observem el patró de bandes. Es deu doncs a la superposició de patrons cromomèrics (en podem trobar des de 512 fins a 1024).
81 CITOGENÈTICA PARCIAL 1 FUNCIÓ Com qualsevol forma d’adaptació, tenen una única funció i és l’amplificació gènica – donar lloc a una gran quantitat (o si més no donar la possibilitat a la cèl·lula a tenir-ne) de molts productes en un moment determinat del desenvolupament de l’individu.
En aquest cas concret, si identifiquem quines són les molècules que s’estan sintetitzant al nucli, veurem figures com A i B – el nucli presenta una gran quantitat de molècules de mRNA – clarament la funció és la síntesi de mRNA (que derivarà en increment de producte gènic).
Això s’intensifica en determinades regions (B). Aquestes regions s’anomenen anells de Balbiani. Aquests anells són regions del cromosoma politènic que han incrementat notablement en un temps determinat del desenvolupament la síntesi de mRNA. Com s’interpreta això i quina relació té amb la funció dels cromosomes politènics? En primer lloc, aquestes anells també s’anomenen puffs. Quan analitzem un puff, s’observa que en unes bandes determinades s’inflen molt i després es desinflen. Aquesta progressió s’evidencia en forma de puff. Des del punt de vista molecular, en aquesta transició l’estructura de la cromatina (la seva conformació) varia – passa de cromatina transcripcionalment inactiva a transcripcionalment activa quan apareix aquest anell o puff. Per tant, al voltant de l’anell hi ha una immensa quantitat de molècules de mRNA.
Per tant, l’increment de la síntesi de mRNA en un cromosoma politènic ve donat a partir de: 1) Explosió de síntesi perquè el nombre de gens s’ha multiplicat (tens 500 o 1000 còpies més del gen).
2) Les regions puff. Aquestes, a més, estan altament regulades – es formen els productes en determinats moments, i l’evidència citològica d’això són que podem trobar varis puffs expressant-se a la vegada i que no sempre són els mateixos.
Cada banda correspon a una funció gènica. Això té lògica – si en un moment determinat del desenvolupament apareix un anell, vol dir que tots els gens d’aquella banda passen a una conformació activa i s’expressen, per tant és lògic pensar que aquesta expressió ve determinada per una funció gènica que en aquell moment és necessària per la cèl·lula.
82 CITOGENÈTICA PARCIAL 1 Els diferents nivells d’organització de la cromatina no són estudis que s’hagin realitzat en cromosomes convencionals, sinó que els estudis en cromosomes interfàsics es fan en politènics ja que són grans i fàcilment manipulables. L’inconvenient és que assumim que un interfàsic no politènic es comportarà igual.
Les modificacions d’histones són diferents en funció de la regió que analitzes. En la imatge A) veiem un cromocentre. En verd tenim l’heterocromatina i en vermell el DNA. En la imatge B) veiem una regió propera al cromocentre. En verd tenim les bandes actives i en vermell el DNA.
S’ha utilitzat un anticòs contra la Lys 9 acetilada. Aquesta modificació és típica de les regions eucromàtiques (codi d’histones). Però s’ha observat en politènics. Per tant ahhhhh quisas sea sierto quisas no.
Les cèl·lules dels cromosomes politènics es desenvolupen durant l’etapa de pupació en Drosophila i això fa que hi hagi molt material en aquella etapa. Després les cèl·lules degeneren, es perden sense haver-se reproduït (passa en moltes espècies).
83 CITOGENÈTICA PARCIAL 1 CROMOSOMES PLOMOSOS o LAMPBRUSH MECANISME DE FORMACIÓ Parlem de cromosomes meiòtics, concretament de l’etapa de diplotè (dictiotè) i que presenten la cromatina molt descondensada.
DISTRIBUCIÓ És característic en els oòcits de molts animals, especialment amfibis.
MORFOLOGIA En M s’observen estructures on tenim dos eixos longitudinals que es creuen. A banda i banda dels eixos trobem bucles que pugen i baixen i que són simètrics quant a forma i mida.
Tenim una molècula de DNA amb la base condensada, llavors trobem el bucle i altra cop la base condensada. I així successivament. I igual a l’altra banda.
Com s’interpreta? Cada una de les línies vermelles és una cromàtide – en la foto tindríem dues cromàtides germanes. En la foto més simplificada tindríem els dos cromosomes homòlegs. Globalment, tenim que cada una de les posicions que ocupa un bucle són 4 nanses en forma de bucle que corresponen a les 4 cromàtides. Per tant parlem de cromosomes altament descondensats. Recordem que en el diplotè hi ha condensació cromosòmica. En canvi, en aquests cromosomes hi ha una tornada enrere, hi ha una màxima descondensació, de manera que cada un dels cromosomes presenta molts bucles descondensats.
En el bucle, la fibra de cromatina s’estructura en una conformació de 30 nm o inferior, per tant és compatible amb l’expressió gènica. És a dir, el DNA que està contingut en aquests loops conté gens que s’expressen, donen lloc a RNAs missatgers que s’estan expressant i sintetitzant contínuament. En canvi, el DNA que forma part de l’eix que connecta els bucles és un DNA més condensat amb una conformació superior als 30nm i per tant és transcripcionalment inactiu.
84 CITOGENÈTICA PARCIAL 1 Aquesta estratègia és radicalment diferent dels politènics. En aquells, per tenir més producte gènic, incrementaven el nombre d’al·lels (en lloc d’una còpia en teníem 500). Aquí, trobem un mecanisme de descondensació i formació específica de bucles al llarg de l’eix longitudinal dels cromosomes, i així determinats productes s’estan sintetitzant constantment. Les 4 còpies del gen (4 cromàtides) són transcripcionalment actives (en tots els casos tenim 4 bucles simètrics, 1 per cromàtide). Per tant, els productes obtinguts sempre seran x4.
FUNCIÓ La funció segueix sent la síntesi de mRNA per aportar el material necessari pel desenvolupament del nou individu, el que canvia és la manera en què es fa. En moltes espècies, en les fases de desenvolupament de l’embrió es requereixen moltes substàncies de reserva per subsistir en l’oòcit (estratègia dels amfibis per garantir el desenvolupament posterior de l’embrió).
En les imatges s’observa una gran intensitat que demostra la constant expressió.
85 CITOGENÈTICA PARCIAL 1 REGIONS CROMOSÒMIQUES DE TINCIÓ HOMOGÈNIA I DOUBLES MINUTES Els dos tipus de cromosomes que acabem d’explicar sorgeixen de forma natural en les espècies i no com a conseqüència de cap anomalia (es tracta d’un procés de citodiferenciació).
En canvi, les regions HSR o DM són situacions d’amplificació gènica que estan associades a processos tumorals (càncer). Els dos corresponen a manifestacions citològiques de fenòmens d’amplificació d’oncogens.
EXEMPLE – N-myc a la part terminal del braç p. Si s’amplifica, obtenim un cromosoma amb una regió de tinció homogènia (gran regió que es tenyeix tota igual perquè és la mateixa regió repetida). Aquestes regions s’anomenen HSR i corresponen a duplicacions d’entre 20 i 500 vegades d’un oncogen.
Aquestes situacions són molt inestables, i els cromosomes que ho presenten tenen tendència a fragmentar-se o fragmentar aquesta regió en concret, i això es manifesta citològicament amb l’observació dels dobles minutes (DM) que són trossos de cromosomes que provenen de les HSR – són segments de cromosomes sense res més que oncogens.
En la imatge observem una cèl·lula tumoral on es veuen en vermell els DM, que són oncogens amplificats (hibridació in situ fluorescent). La importància d’això és que la presència de HSR o DM implica que ens trobem ja en una etapa avançada del procés cancerigen.
86 ...