KROMOSZÓMA ÉS A RÁK Előadó: Dr. Kocsis Zsuzsanna

Az előadások a következő témára: "KROMOSZÓMA ÉS A RÁK Előadó: Dr. Kocsis Zsuzsanna"— Előadás másolata:

1 KROMOSZÓMA ÉS A RÁK Előadó: Dr. Kocsis Zsuzsanna
Országos Kémiai Biztonsági Intézet Budapest, Nagyvárad tér 2. Helyszín: SOTE,

2 5 osztályuk van: H1H1, H2A, H2B, H3 és H4: nukleoszomális hisztonok
Örökletes betegség-e a rák? A rák genetikai betegség. Sejtről sejtre öröklődik . Bizonyos rák-típusok családi halmozódást mutatnak. A sejtműködés összes információja a DNS-ben kódolt. A DNS tömörülése Nukleoszóma DNS kettős spirál és a hisztonok alkotják Hisztonok: bázikus fehérjék (argininben és lizinben gazdag) 5 osztályuk van: H1H1, H2A, H2B, H3 és H4: nukleoszomális hisztonok Hisztonkorong (oktamer): 8 hisztonmolekulából álló (2*4) 2 csavarulatban 146 bázispárnyi DNS tekeredik rá 2 korong között kb. 60 bp linkerrégió + H1 molekula Nukleoszómák feltekeredése kromatin struktúra

3 Kromoszóma morfológia
Eukromatikus régió: aktív géneket tartalmaz (génexpresszió, RNS szintézis) Heterokromatikus régió: inaktív DNS szakaszok konstitutív heterokromatin (pl. centromer) fakultatív heteroktromatikus régió rövid kar centroméra hosszú kar testvérkromatidák

4 Kromoszóma territórium
Egy adott kromoszóma a sejtmag egy adott régiójában található. Szigorú sejtmagi rend.

5 Genom: a sejtmagban található összes genetikai információ.
Fajok ecetmuslica rozs galamb egér patkány ember mezei nyúl kutya ponty páfrány Kromoszómaszám 8 14 16 40 42 46 48 78 104 1200 Humán lymphocyta kromoszóma preparátum A sejtek kromoszómaszáma fajra jellemző, állandó érték. Genom: a sejtmagban található összes genetikai információ. Kromoszóma: A genetikai információt tároló strukturális egység. Kromoszóma száma, morfológiája szervezettsége fajra jellemző és állandó. Humán kromoszóma Gének 1 2 968 13 748 18 766 21 303 X 1184 (Barr test) Y 231 (mikrodeléció meddőség) Nemhez kötött öröklődés

6 Öregedés, rák, kromoszóma stabilitás
Telomer: - kromoszóma vége - rövid TTAGGG szakasz, tandem duplikációja, több ezerszeres mennyiségben (20-25 ezer bázispár) - minden osztódáskor 100 bp rövidülés a DNS polimeráz enzim működéséből adódóan genetikai óra, telomer rövidülés a sejtek öregedésével arányos 2009 orvosi Nobel Díj - egészséges sejtekben a telomeráz inaktív - Az emberi sejt 50 osztódásra képes. 50 osztódás után a sejt apoptozissal meghal. Tumoros sejtekben a telomer szerepe: A telomeráz enzim aktivitása magasabb, a rákos sejt inmortalizált sejt. Azt gondolják, hogy a telomeráz enzim retrovírus eredetű. Werner szindróma: autoszomális recesszív öröklésmenet WRN génre kiterjedő mutáció. Telomer rövidülés. korai öregedéssel járó betegség (progéria), több szervre kiterjedő daganattal társul.

7 A mitózis és meiózis összehasonlító elemzése
                                                                                          

8 Emlős fibroblaszt sejt kariotípizálása
Kariogram készítés A kromoszóma számát és szerkezeti sajátságát vizsgálja a sejtben. Vizsgálati minta: sejttenyészet humán limfocita ,csontvelő bőr fibroblaszt köldökvér magzatvíz sejtek stb. Citogenetikai módszerek klasszikus mikroszkópos értékelés sejt vonalak azonosítása, tipizálása alkalmas genetikai elváltozások azonosítása kromoszóma számbeli megoszlása, 50 metafázis ért. Összehasonlító kromoszóma analízis Eltérések kimutatása: marker krom. polip. CA. Emlős fibroblaszt sejt kariotípizálása

9 Giemsa festés-Kromoszóma sávozás
Kromoszóma preparátum enyhe proteolitikus emésztése Giemsa festés sötét és világos csíkok a mintázat egy fajon belül állandó humán limphocita preparátum Humán limphocita standard G-sávos kariogramja *kromoszóma szerkezet kutatás *fajok kromoszómális evolúciójának kutatása *klinikai genetika *rákos szövetek genetikai elemzése

10 FISH (Fluoreszcens in situ hibridizáció)
DNS specifikus próbákkal (DNS marker) jelöljük a krom. specifikus régióit FISH alkalmazása: krom. rendellenesség kimutatása genetikai betegségek diagnosztizálása géntérképezésnél kromatin struktúra vizsgálata Normál perifériás limphociták festése FISH technikával, két DNS próba alkalmazása 21q22.3 szakasza: piros 13q14 szakasza: zöld Az interfázisos magokban a diploid kromoszómaszámnak megfelelően két piros és két zöld fluoreszcens szignált eredményez. A kék szín a DNS-t festő DAPI fluoreszcenciájától származik.

11 KROMOSZÓMA ABERRÁCIÓ TÍPUSAI:
Strukturális kromoszóma aberráció: deléció inszerció transzlokáció Numerikus kromoszóma aberráció: poliploidia aneuploidia

12 NUMERIKUS KROMOSZÓMA ABERRÁCIÓ
Az aneuploid sejtekre jellemző a kromoszóma többlet vagy hiány A leggyakoribb aneuploid típus a triszómia. A poliploidia és aneuploidia egészségügyi vonatkozásai Hamerton spontán abortusz vizsgálat (1291 embrió): 5% monoszóm (2 homológ helyett 1) 11,9% triszóm 4,1% triploid 1,2% tetraploid % A kromoszóma anomáliák gyakran járnak együtt rendellenes fejlődéssel, többé-kevésbé súlyosan befolyásolja az idegrendszer működését a szellemi képességet.

13 Numerikus kromoszóma aberráció jelentősége a rák-diagnosztikában
Jellegzetes (nem véletlenszerű) aneuploidiák az ember malingus betegségeiben (Rowley - Yunis – Sandberg után) monoszómia akut nonlimfoid leukémia triszómia akut limfoid leukémia monoszómia triszómia vastagbél-adenokarcinóma triszómia triszómia leukémiák, különösen az idült limfoid leukémia, limfómák, hereszeminóma triszómia monoszómia meningióma (agydaganat) ±3, -5, -7, ±12, ±17 másodlagos leukémiák Autoszomális triszómiák 21-es triszómia: Down-kór (értelmi fogyatékosság) 13-as triszómia: Patau-szindróma (letális, 1év) 18-as triszómia: Edwards-szindróma (letális, 1 év)

14 kromoszóma szegmentek elvesztése
Deléció kromoszóma szegmentek elvesztése Különböző humán betegségek delécióra vezethetőek vissza. A kis deléciók tolerálhatóak. A nagy deléciók nem tolerálhatóak, letalitáshoz vezetnek.

15 Cri du chat – macskasírás szindróma
Deléció Cri du chat – macskasírás szindróma 5 Az ember esetében a genom kiegyensúlyozatlanság miatt a legkisebb deléciók is komoly abnormalitást okoznak. A macskasírás szindróma estében az 5. kromoszóma rövid (p) karjának vége hiányzik. Mikroenkefáliával, holdszerű arccal és szellemi elmaradottsággal jár. 4 év alatti halál. születéskori gyakoriság: 1/50.000

16 DELÉCIÓ Letört darab elvész
Terminális deléció: a kromoszóma végéről törik le egy darab pl. macskanyávogás-szindróma (5-ös krom.) Köztes deléció: 2 törés a kromoszómán belül pl. 15-ös kromoszómán (Pader-Willi, Angelman-szindróma) Pader –Willi: csak az apai krom. működik Epigenetikai tényező: genomiális imprintig

17 az elasztin génjének kieséséhez vezető mikrodeléció
Williams szindróma az elasztin génjének kieséséhez vezető mikrodeléció Hiány bizonyító erejű.

18 Rákos sejtek gyakran mutatnak deléciókat

19 Jellegzetes (nem véletlenszerű) kromoszómaaberrációk (deléció)
az ember malignus betegségeiben (Yuins-Klein - Sandberg 1984 után) 1 p- malignus melanóma 1p22, neuroblasztóma 1p31, méhtestrák 3 p- tüdőrák 3p14p23, másodlagos leukémia 5 q- másodlagos leukémia, akut nonlimfoid leukémia, méhnyakrák 6 q- limfóma, akut limfoid leukémia, malignus melanóma 7 q- másodlagos melanóma, akut nonlimfoid leukémia, hólyagrák 8 p- hólyagrák 9 p- hólyagrák, akut limfoid leukémia 11 p- Wilms vesedaganat 11 q- akut nonlimfoid leukémia -Wilms tumor 11p13, méhnyakrák 12 p- hereszeminóma, tesztikuláris tumor 12 q- másodlagos leukémia, vastagbél adenokarcinóma 13 q- retinoblasztóma 20 q- polycythaemia vera (vörösvértest-túltengés) 21 q- leukémia, akut nonlimfoid leukémia 22 q- idült mieloid leukémia, meningióma (agydaganat) Leukémiák gyakorisága nagy

20 A gén duplikáció evolúciós szerepe
Kromoszóma szegmensek megkettőződése. A gén duplikáció evolúciós szerepe Ha a gén fontos a szervezet számára nem változhat. De ha a génből több kópia van a képződő proteinek módosulhatnak és új funkciókat láthatnak el. Duplikációval keletkezett gén családok hasonló proteineket készítenek. Jó példa erre a globin gének, amelyekről α és β globin láncok szintetizálódnak, a hemoglobin szerkezeti alegységei.

21 Gén környezet, gén kapcsoltság, génátírás módosul.
Inverzió: Egy kromoszóma szakasz 180 fokos megfordulásának az eredménye. pericentrikus inverzió magába foglalja centromert paracentrikus inverzió a centromert nem érinti, csak a kromoszóma egyik v. másik karját inzerció – vírus DNS beépül a gazda DNS-be – pozíció effektus – vírusfehérjék komplexet képeznek a szupresszor gének termékeivel pl. p53; pRb; → gátolja a tumor szupressziót és/vagy gátolhatják az apoptózis is Gén környezet, gén kapcsoltság, génátírás módosul.

22 intrakromoszómális transzlokáció: Egy kromoszóma szakasz áthelyeződése
ugyanabba a kromoszómába. interkromoszómális transzlokáció: Nem homológ kromoszómák közötti transzlokáció. Transzlokáció során nincs genetikai anyag vesztés. A gének pozíciója azonban megváltozik.

23 Down szindróma: A 21-es krom. transzlokációja a 14-es krom.-ra eredményezi a familiáris Down syndromát. Örökölhető. 14 és 21-es kromoszóma közötti Robertson transzlokáció. 21-es kromoszóma triszómia (Osztódási hiba)(kis kro. nagy az osztódási instabilitás) Az anya életkorának előrehaladtával (40-45 év felett) az előfordulási gyakoriság exp. növekszik. Prenatális szűrés. Születéskori gyakorisága nagy: 1/500-1/700

24 piros jel: 21q22.3-szekvenciára specifikus DNS-próba
Down-szindrómát igazoló triszómia                                                                  A 21-es kromoszóma triszómiájának kimutatása FISH-sel, interfázisos amniocytákban. piros jel: 21q22.3-szekvenciára specifikus DNS-próba

25 Myeloid leukémia A 9-es és a 22-es kromoszómák közötti transzlokáció eredménye a “Philadelphia kromoszóma” Az esetek 90%-ban krónikus myeloid leukemiát okoz.

26                                                                 Ph1 kromoszóma kimutatása FISH-sel. CML-es betegből származó interfázisos sejtek hibridizációja 9q22 (zöld) és 22q11 (piros) DNS-szekvencia-specifikus próbákkal. A nyíl a két kromoszómaszegmens fúziója eredményeképpen létrejött Ph1 kromoszómára mutat, a szignálok fedettsége egyértelmű jele a transzlokációnak

27 Burkitt’s lymphoma Az esetek 90% esetén a 8-as és 14-es kromoszómák közötti transzlokáció következménye. Transzlokáció következtében kialakuló pozíció effektus hatására aktiválódó onkogének, sejtosztódást, rák keletkezését okozhatják.

28 (Rowley -Yunis -Sandberg után)
Jellegzetes (nem véletlenszerű) transzlokációk az ember malignus betegségeiben (Rowley -Yunis -Sandberg után) t(9;22)(q34;q11) = Ph1 idült mieloid leukémia, akut leukémiák t(8;21)(q22;q22) akut mieloid leukémia t(8;22)(q22;q22) Burkitt-limfóma, meningeóma (agydaganat) t(4;11)(q21;q23) akut limfoid leukémia t(8;14)(q23;q32) akut limfoid leukémia, limfómák t(15;17)(q24;q21) akut promieloid leukémia t(11;C)(q21-23;C) akut nonlimfoid leukémia t(3;8)(p25;q21) fültőmirigy-daganat t(6;14)(q21;q24) petefészekrák t(9;11)(p21;q23) akut monoblasztos leukémia t(11;21)(q22;q21) akut nonlimfoid leukémia, más csontvelő-sejtburjánzások t(6;12)(q15;p13) promieloid leukémia t(6;9)(p23;q24) t(15;18) hólyagrák

29 A KROMOSZÓMA INSTABILITÁST JELLEMZI
a/ a kromoszóma törések nagy száma b/ a testvér kromatida kicserélődések nagy gyakorisága c/ a magasabb daganatképződési kockázat d/ DNS reparációs hibák Kromoszóma szerkezeti instabilitásból eredő törékeny kromoszóma szindrómák: Ataxia teleangiectasia egy és kétszálú CA aberráció, reparáció gyenge Bloom szindróma: magas spontán mutációs ráta, nagyfokú CA és transzlokáció, emelkedett SCE 6-12/90 felett, gyenge immunitás, fényérzékenység, fokozott rákveszély. Falconi anémia: törpenövés magas CA gyakoriság, mutagénekre fokozott érzékenység, fokozott rákveszély. Xeroderma pigmentosum: bőrrák, fényérzékenység, timin dimérek kimetszésére képtelen, reparációs hiba. Nukleuotid exciziós repair hibája

30 Kromoszóma instabilitással összeföggő
Autoszomális recesszív módon öröklődő daganatszindrómák Szindróma Funkció Gén Daganatok kiindulási helyei Xeroderma pigmentosum NER XP (ERCC) és mások bőr Ataxia teleangiectasia lánctörés felismerése, jelzése ATM több szerv Fanconi-anémia keresztkötés-javítás FANC gének, BRCA2 hemopoetikus rendszer stb. Nijmegen-szindróma kettős lánctörés javítás NBS hemopoetikus rendszer Bloom-szindróma rekombináció BLM Werner-szindróma rekombináció javítás, telomer WRN NER: nukleotide excision repair

31 Fragilis X szindróma Törékeny X krom. szindróma (fra-X) X krom. kapcsolt mentális retardáció Kromoszómális alapú értelmi fogyatékosság Down kór---fra-X 10 ezer/2-9 fra-X autoszómális törékeny pontok örökletes folsav érzékeny pontok 2q11, 2q13, 6p23, 7p11, 8q22, 9p21, 10q23, 11q13 és 11q23, 12q13, 16p12, 20p11, Xp27(fra-X ) a fragilis X vírusos eredetű is lehet

32 Örökletes betegség, családi halmozódás 15q26.1, a BLM gén mutációja.
Bloom syndroma Örökletes betegség, családi halmozódás 15q26.1, a BLM gén mutációja. Fokozott sister chromatid exchange (SCE) spontán kromoszóma törékenység emelkedés DNS repair enzimek károsodása Jelentős mutagén túlérzékenység. normál sejt Bloom szindrómás sejt A KROMOSZÓMA INSTABILITÁST JELLEMZI *DNS reparációs hibák *a magasabb daganatképződési kockázat

33 Retinoblasztóma, a retina rákja. A retinoblasztóma mutációs eredete
Retinoblasztóma. 40%-uk öröklött. Az RB gén egyik allélja már a csirasejtben károsodhat, ebben az esetben a daganat korán kialakul, 5 év alatt. Retinoblasztóma, a retina rákja.  A retinoblasztóma mutációs eredete öröklődő és sporadikus esetekben.

34 RB1-gén deléció kimutatása 13q14.2-specifikus DNS-próbával.
                                                         RB1-gén deléció kimutatása 13q14.2-specifikus DNS-próbával. piros pont: retinoblastoma-sejtekben jelen lévő RB1-gén kópiaszámát mutatják. Valamennyi sejtben az egyik RB1-gén deleciót szenvedett

35 A daganatos betegségeket okozó mutációk kromoszómális lokalizációja
a génlókuszok kromoszómális elhelyezkedése Humán genom kromoszómális kórtana (McKusick-Amberger-F. Mitelman nyomán) zöld:45: 57% sárga:9: 11% lila:18: 22% piros:7: 9%

36 A kromoszómamutációk aránya (%) intézeti értelmi fogyatékosok között
(Hook után) Down-kór Autoszomális kromoszómamutáció Kiegyensúlyozott transzlokáció Gonoszomális kromoszómamutáció Össszes 9,5 0,9 0,3 0,8 11,5 Kromoszómamutációk spontán vetélésekben (Hook után) Terhességi hét 5-7 8-11 12-15 16-19 20-27 Átlag Rendellenes kariotípus (%) 17,5 50,6 47,0 32,8 10,7 39,9

37 Köszönöm a figyelmet!