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8.4: Zytogenetik – Einführung – Biologie

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Das Erbgut des Menschen ist auf 23 Chromosomenpaaren im Kern jeder Körperzelle enthalten. Menschliche Frauen erben 2 X-Geschlechtschromosomen, während Männer 1 X- und 1 Y-Chromosom erben.

Zytogenetiker untersuchen die Chromosomenstruktur, suchen nach Ursachen für Chromosomenanomalien und untersuchen, wie die Chromosomenstruktur mit dem Phänotyp einer Person (Aussehen und biochemische Merkmale) zusammenhängt. Chromosomenanomalien können zu frühem embryonalem Tod, angeborenen Defekten, Krebsentwicklung und Unfruchtbarkeit oder Sterilität führen.

Chromosomenuntersuchungen beginnen mit der Extraktion von Chromosomen aus Zellen. Chromosomen werden dann auf einen Glasobjektträger gelegt, mit Farbstoff gefärbt und unter einem Mikroskop untersucht. Jedem Chromosomenpaar wird eine Nummer (von 1 bis 22, dann X und Y) zugewiesen, die auf dem Färbemuster und der Länge basiert. Ein Karyotyp ist eine Darstellung der Chromosomen einer Person. Die Chromosomen sind paarweise dargestellt und nach abnehmender Größe angeordnet. Einzelne Gene sind auf Karyotypen nicht zu sehen.

Worauf man bei einem menschlichen Karyotyp achten sollte

  • Gibt es 46 Chromosomen?
  • Gibt es von jedem Autosom ein Paar und ein Paar Geschlechtschromosomen?
  • Gibt es Deletionen, Umlagerungen oder andere Anomalien in den Chromosomen?

Chromosomale Notation: Karyotypen werden in einer Standardform dargestellt. Zuerst wird die Gesamtzahl der Chromosomen angegeben, gefolgt von einem Komma und der Konstitution der Geschlechtschromosomen.

Normale menschliche Frau wird als 46, XX . bezeichnet

Männlicher Mensch mit einem zusätzlichen Chromosom 15 wird als 47, XY, 15+ . bezeichnet

Eine menschliche Frau mit einem zusätzlichen X-Chromosom wird als 47 bezeichnet, XXX

Es gibt viele Erkrankungen, die durch Chromosomenuntersuchungen diagnostiziert werden können. In Down-Syndrom, ist ein zusätzliches Chromosom 21 vorhanden. In Turner-Syndrom, fehlt ein Geschlechtschromosom, so dass die Person insgesamt 45 Chromosomen hat. Fragiles X-Syndrom, die häufigste erbliche Ursache für geistige Behinderung, hat seinen Namen vom Auftreten des X-Chromosoms.


Zytogenetisches Labormanagement: Chromosomale, FISH- und Microarray-basierte Best Practices und Verfahren

Zytogenetisches Labormanagement: Chromosomale, FISH- und Microarray-basierte Best Practices und Verfahren ist ein praktischer Leitfaden, der die Entwicklung und Implementierung von Best-Practice-Prozessen und -Verfahren im genetischen Laborumfeld beschreibt. Der Text beschreibt zunächst gute Laborpraktiken, einschließlich Qualitätsmanagement, Designkontrolle von Tests und FDA-Richtlinien für im Labor entwickelte Tests und präklinische Validierungsstudiendesigns. Der zweite Schwerpunkt des Buches beschreibt Best Practices für Personal und Schulung, einschließlich Testkosten, Personalbedarf, Prozessverbesserung mit Six Sigma-Techniken, Schulungs- und Kompetenzrichtlinien und komplette Schulungsprogramme für zytogenetische und molekulargenetische Technologen. Der dritte Teil des Textes enthält schrittweise Standardarbeitsanweisungen für chromosomale, FISH- und Microarray-basierte Tests, einschließlich präanalytischer, analytischer und postanalytischer Testschritte, unterteilt in Kategorien nach Probentyp und Testtyp.

Alle drei Abschnitte des Buches enthalten Beispielarbeitsblätter, Verfahren und andere anschauliche Beispiele, die von der Wiley-Website heruntergeladen und direkt verwendet werden können, ohne in Ihrem Labor Prototypen entwickeln zu müssen.

Das Cytogenetic Laboratory Management bietet sowohl eine Fülle von Informationen zum Labormanagement als auch zu molekularen und zytogenetischen Tests und wird insbesondere im Bereich Labortests und genetische Tests ein unverzichtbares Werkzeug für Laboratorien weltweit sein.

Dieses Buch vermittelt das Wesentliche von:

  • Entwicklung und Umsetzung guter Qualitätsmanagementprogramme in Labors
  • Verständnis der Designkontrolle von Tests und präklinischen Validierungsstudien und -berichten
  • FDA-Richtlinien für laborentwickelte Tests
  • Verwendung von Reagenzien, Instrumenten und Geräten
  • Kosten für Testbewertung und Prozessverbesserung mit der Six Sigma-Methodik
  • Personalschulung und Kompetenzziele
  • Komplette Ausbildungsprogramme für Molekular- und Zytogenetik-Technologen
  • Standardarbeitsanweisungen für alle Komponenten der Chromosomenanalyse, FISH- und Microarray-Tests verschiedener Probentypen

Dieser Band ist ein Begleiter zu Zytogenetische Anomalien: Chromosomale, FISH- und Microarray-basierte klinische Berichte. Die kombinierten Bände bieten einen umfassenden Ansatz zur Durchführung, Berichterstattung und Interpretation zytogenetischer Labortests und der erforderlichen Managementpraktiken, Mitarbeiter und Testanforderungen.


Struktur und Synthese von Telomeren

Molekulargenetische Studien haben gezeigt, dass das Telomer aus mehreren kurzen Sequenzen besteht, die sich hintereinander wiederholen (Tabelle 8.8). Die allgemeine Formel für die Zusammensetzung der sich wiederholenden Einheiten in einem Strang der Telomere aller Eukaryoten lautet wie folgt:

wobei n größer als 1 ist und m von 1 bis 4 variiert. Der andere Strang hat seine komplementäre Sequenz.

In der Telomerregion existieren Einzelstrangbrüche. Der terminale Teil des Telomers ist auf eine bestimmte Weise gefaltet, so dass weder Ligase ihn versiegeln noch Nukleasen ihn abbauen können. Einige spezifische Proteine ​​werden auch an die Telomere gebunden und bieten dadurch zusätzlichen Schutz.

Obwohl ein Strang (G-reicher Strang) der telomeren DNA lang und einzelsträngig (ungepaart) ist, bildet er durch Rückfalten eine Duplexstruktur. Für die Faltungsmechanismen an den Telomerenden wurden zwei Modelle vorgeschlagen.

1. Vier G-reiche Wiederholungseinheiten (5′ TTGGGG3′) sind an der Bildung der Duplexstruktur beteiligt. Zwei der sich wiederholenden Einheiten falten sich auf die anderen beiden zurück, um eine haarnadelartige Struktur zu bilden, in der G : G-Paarung auftritt. (Abb. 8.9).

2. Nach dem 1989 von Williamson und Mitarbeitern vorgeschlagenen alternativen Modell falten sich vier sich wiederholende Einheiten (5′ TTGGGG 3′) so, dass das zweite G jeder Einheit als Mitglied eines “quartetts fungiert. 8221. Die restlichen Nukleotide bilden eine Schleife (Abb. 8.9). Dieses Modell ist als G-Quartett-Modell bekannt.

Synthese telomerer DNA:

Die Synthese der sich wiederholenden Telomersequenzen ist in Tetrahymena gut verstanden worden. In dieser Spezies wurde 1987 von Greider und Blackburn ein Enzym namens Telomerase entdeckt, dieses Enzym synthetisiert die telomere DNA. Das Enzym Telomerase enthält eine kurze Kette einzelsträngiger RNA aus 159 Ribonukleotiden, somit ist das Enzym ein Ribonukleoprotein.

Die enzymatische RNA enthält eine 15-22 Basen lange Sequenz, die der C-reichen Sequenz ähnelt (3′ AACCCC 5′) (Tabelle 8.8) und sie ist komplementär zur G-reichen Sequenz (5′ TTGGGG 3&# 8242) des Telomers. Diese RNA-Sequenz fungiert als Matrize für die Synthese der G-reichen Sequenz (Abb. 8.10).

Somit funktioniert das Enzym Telomerase wie “reverse Transkriptase” Während der Synthese wird das Nukleotid G oder T nacheinander an das 3′-OH-Ende des G-reichen DNA-Primers hinzugefügt. Wenn die gesamte Sequenz synthetisiert ist, beginnt ein neuer Zyklus der DNA-Synthese durch die Bewegung des Enzyms am neuen 3′-OH-Ende.

Die Länge der telomeren DNA nimmt durch diesen Syntheseprozess zu. Die Telomerlänge wird jedoch durch einen regulatorischen Mechanismus kontrolliert.

Künstliches Hefe-Chromosom (YAC):

Ein Chromosom benötigt für seine Existenz drei notwendige Komponenten:

(i) Telomere, um die Enden des Chromosoms zu versiegeln und das Überleben zu sichern,

(ii) einen Startpunkt der DNA-Replikation und

(iii) Ein Zentromer für die Bewegung und Segregation in Tochterzellen.

Künstliche Hefe-Chromosomen wurden konstruiert, indem die obigen drei Elemente zusammengefügt wurden, die sie in Hefe vermehren können. YACs werden in zirkulärer Form gehalten, bevor fremde DNA in sie eingefügt wird. Das zirkuläre YAC hat eine BamHI-Spaltungsstelle am Ende der Telomersequenzen und eine Smal-Spaltungsstelle an einer anderen Position.

Darüber hinaus hat es einen Marker TRPx auf einer Seite des Zentromers, während andere Marker URA3 wird auf der anderen Seite getragen. Das Enzym BamHI spaltet das zirkuläre YAC zu einem linearen Molekül, dessen beide Enden als Telomere fungieren.

Das andere Enzym Smal spaltet dieses lineare Molekül in zwei Stücke, zwischen denen fremde DNA eingefügt (ligiert) werden kann, um ein lineares Chromosom zu produzieren, das verschiedene Gene trägt. Die Marker TRPx (in einem Arm) und URA3 (im anderen Arm) helfen bei der Auswahl der Moleküle, in denen die beiden Arme verbunden sind. Die inserierte DNA kann eine Länge von 50-300 kbp haben, daher können eukaryontische Gene in YACs getragen werden. Die gesamte genomische Bibliothek kann in den YACs aufrechterhalten und in Hefe vermehrt werden.


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