İzokromozom Nedir? Uzun veya Kısa Kolları Hatalı Kopyalanmış Kromozomlar Nasıl Oluşur?

İzokromozom, bir kromozomun kollarının birbirinin ayna görüntüsü olmasıyla sonuçlanan, dengesiz bir yapı anomalisidir.

Normal bir kromozomda biri uzun ("q" olarak isimlendirilir), diğeri kısa ("p" olarak isimlendirilir) olan iki kol bulunur. İzokromozomda ise bunun yerine uzun (q) veya kısa (p) kolun iki kopyası bulunur. Buna bağlı olarak kromozomdaki genetik materyalin aynı anda bir kısmı çoklanmış, bir kısmıysa silinmiş olur. Sonuç olarak, izokromozomda bulunan genlerin kısmi trizomisi ve kayıp koldaki genlerin kısmi monozomisi görülür.

Bir izokromozom, "i(kromozom numarası)(santromerik kesme noktası)" olarak kısaltılabilir. Örneğin, iki q kolu içeren 17. kromozomun bir izokromozomu, i(17)(q10) olarak tanımlanabilir.

İzokromozom Nasıl Oluşur?

İzokromozomlar, mitoz ve mayoz sırasında sentromerin yanlış bölünmesi veya U tipi iplik değişimi yoluyla oluşturulabilir.

Sentromerin Yanlış Bölünmesi

Kardeş kromatitlerin metafazda normal ayrılması sırasında, sentromer uzunlamasına veya kromozomun uzun eksenine paralel olarak bölünecektir. Sentromer, kromozomun uzun eksenine enine veya dik olarak bölündüğünde bir izokromozom oluşmuş olur.

Bölünme genellikle sentromerin kendisinde değil, perisentrik bölge olarak da bilinen sentromeri çevreleyen bir alanda meydana gelir. Bu değişim bölgelerinin kardeş kromatitler arasında homolog diziler içerdiği öne sürülmüştür. Ortaya çıkan kromozom, sadece bir sentromer ile monosentrik görünebilse de, birbirine çok yakın iki sentromer ile izodisentriktir; diğer kollarda bulunan potansiyel bir genetik materyal kaybıyla sonuçlanır.

Wikimedia Commons

Sentromerin yanlış bölünmesi de monosentrik izokromozomlar üretebilir, ancak bunlar disentrik izokromozomlar kadar yaygın değildir.

U Tipi İplik Değişimi

İzokromozomların oluşumunda daha yaygın bir mekanizma, büyük olasılıkla mitoz veya mayozun erken anafazında meydana gelen, kardeş kromatitlerin kırılması ve kaynaşmasıdır. Kromozomun perisentrik bölgesindeki çift sarmallı bir kırılma, her biri bir sentromer içeren kardeş kromatitler birbirine kaynaştığında onarılır. Bu U tipi genetik materyal değişimi, izodisentrik bir kromozom oluşturur.

Kardeş kromatitlerde sentromer ve U-tipi değişimin yanlış bölünmesi meydana gelebilir, böylece genetik olarak aynı kollara sahip bir izokromozom meydana gelebilir. Bununla birlikte, homolog kollara sahip bir izokromozom oluşturan homolog kromozomlar için U-tipi değişim de meydana gelebilir. Homologlar arasındaki bu değiş tokuş, büyük olasılıkla düşük kopya tekrarları içeren homolog dizilerden kaynaklanmaktadır. U-tipi değiş tokuşta yer alan kromozomdan bağımsız olarak, kromozomun asentrik parçası kaybolur, böylece asentrik kromozomun o kısmında yer alan genlerin kısmi bir monozomisi oluşur.

En Yaygın İzokromozomlar

En yaygın izokromozom, X cinsiyet kromozomudur. Akrosentrik otozomal kromozom 13, 14, 15, 21 ve 22 de izokromozom oluşumu için yaygın adaylardır. Daha küçük kollar içeren kromozomların izokromozom haline gelme olasılığı daha yüksektir; çünkü bu kollardaki genetik materyal kaybı genellikle organizma tarafından tolere edilebilir.

Turner Sendromu

Turner Sendromu, kadınlarda bir X kromozomunun kısmen veya tamamen eksik olduğu, büyüme ve gelişim sorunlarına neden olan genetik bir durumdur. Turner sendromu hastalarının %15'inde bulunan yapısal anormallik, q kolunun iki kopyasından oluşan X izokromozomudur (i(Xq)). i(Xq)'nin çoğu, U-tipi iplik değişimi ile oluşur. P kolunun perisentrik bölgesindeki bir kırılma ve yeniden birleşme, disentrik bir izokromozom ile sonuçlanır.

i(Xq)'nin oluşumunda p kolunun bir kısmı bulunabilir, ancak p kolundaki genetik materyalin büyük bir kısmı kaybolduğu için bu kısım eksik olarak kabul edilir. X kromozomunun p kolu normal cinsel gelişim için gerekli olan genleri içerdiğinden Turner Sendromu hastaları fenotipik etkiler yaşarlar. Buna ek olarak, q kolundaki genlerin dozajındaki artış, i(Xq) Turner hastalarında otoimmün tiroidit geliştirme riskinde 10 kat artışa neden olabilir.

Neoplazi

Neoplazi, kontrolsüz hücre büyümesidir ve bir tümörün oluşmasına neden olur. Neoplazinin birçok farklı formunda, izokromozom 17q, neoplazi ile ilişkili en sık görülen izokromozomdur ve zayıf hasta sağkalımına neden olur. Düşük kopya tekrarları olarak bilinen benzersiz DNA dizileri, p kolunun perisentrik bölgesinde meydana gelir, bu nedenle bu alandaki bir çaprazlama olayı, U-tipi iplik değişimi yoluyla bir disentrik izokromozom oluşturabilir. i(17q)'den oluşturulan neoplazi, sırasıyla p kolunun monozomisinden ve q kolunun trizomisinden gelen gen dozajındaki bir azalma ve artıştan kaynaklanır. Kayıp p kolunda birçok tümör baskılayıcı gen adayı bulunur, bu da tümör hücresi popülasyonunun korunmasına izin verir. 17p'de bulunan tümör baskılayıcı gen p53'ün kaybının, bazı neoplazilerin merkezi patogenezinde rolü olup olmadığı tartışılmaktadır.

Bir p53 geninin varlığı fonksiyonel olarak aktif olabilir, ancak diğer onkogenlerle olan ilişkisi sadece bir kopyada mevcut olduğunda ekspresyon seviyelerini değiştirebilir. i(17q) neoplazisinde yer alan genetik dizilimler büyük olduğundan, tümör büyümesinde hangi genlerin veya gen kombinasyonlarının yer aldığını belirlemek zordur.