Цитогенетика лекции

Компактизация волокна ДНК в митотическую хромосому для достижения сквозного уплотнения в 10000–20000 раз является критическим шагом в распределения хромосом, который необходим для точной передачи генетической информации во время деления клетки. В клетке эукариот уплотненная хромосома важна для правильного образования кинетохоры - структуры, которая обеспечивает связь между микротрубочками митотического веретена и хромосомной ДНК - и для обеспечения того, чтобы плечо хромосомы было достаточно коротким, чтобы его можно было полностью разделить перед цитокинезом.
Когда эукариотические клетки подвергаются делению, геномная ДНК должна быть поровну разделена на две дочерние клетки. Для этого ДНК сильно уплотняется в привычные метафазные хромосомы, которые можно увидеть в дальнейшем только в световой микроскоп. После деления клетки ее хромосомы снова разматываются.
На первом уровне компактизации короткие участки двойной спирали ДНК обвивают ядро ​​из восьми гистоновых белков через равные промежутки времени по всей длине хромосомы. Комплекс ДНК-гистон называется хроматином. Это соединение в виде бусинок гистоновой ДНК называется нуклеосомой, а ДНК, соединяющая нуклеосомы, называется линкерной ДНК. Молекула ДНК в этой форме примерно в семь раз короче двойной спирали без гистонов, а диаметр бусинок составляет около 10 нм, в отличие от диаметра двойной спирали ДНК 2 нм.
Второй уровень уплотнения происходит, когда нуклеосомы и линкерная ДНК между ними свертываются в 30-нм хроматиновое волокно, которое укорачивает хромосому, так что она примерно в 50 раз короче, чем расширенная форма. Эта спираль еще больше укорачивает хромосому, так что теперь она примерно в 50 раз короче расширенной формы. На третьем уровне упаковки для упаковки хроматина используются различные волокнистые белки. Эти волокнистые белки также гарантируют, что каждая хромосома в неделящейся клетке занимает определенную область ядра, которая не перекрывается с таковой любой другой хромосомы. ДНК реплицируется в S фазе интерфазы. После репликации хромосомы состоят из двух связанных сестринских хроматид. Связь между сестринскими хроматидами наиболее близка в области, называемой центромерой. Присоединенные сестринские хроматиды видны под световым микроскопом. Центромерная область сильно уплотнена и поэтому будет иметь вид суженной области.

Сперматогенез – это процесс, во время которого относительно недифференцированная диплоидная клетка, называемая сперматогонием, медленно превращается в высокоспециализированную гаплоидную клетку, называемую сперматозоидом. Цель сперматогенеза - произвести генетически уникальную мужскую гамету, которая может оплодотворить яйцеклетку и произвести потомство.
Сперматогенез включает серию клеточных фаз и делений, с помощью которых диплоидные сперматогониальные клетки через митоз развиваются в первичные сперматоциты. Сперматогенез можно разделить на три фазы: пролиферация и дифференциация сперматогониев, мейоз и спермиогенез, сложный процесс, который превращает круглые сперматиды после мейоза в сложную структуру, называемую сперматозоидом. У человека процесс сперматогенеза начинается в период полового созревания и продолжается на протяжении всей жизни человека. После того, как гоноциты дифференцировались в сперматогонии плода, активный процесс митотической репликации начинается очень рано в эмбриональном развитии.
Первичные сперматоциты в базальном компартменте клеток Сертоли подвергаются мейозу с образованием гаплоидных вторичных сперматоцитов в адлюминальном компартменте клеток Сертоли в процессе, называемом сперматоцитогенезом. Этот процесс придает клеткам уникальную генетическую идентичность в популяции вторичных сперматоцитов и последующих развивающихся клеток.
После сперматоцитогенеза сперматиды удлиняются, образуя сперматозоиды за счет спермиогенеза, фазы морфологического развития, в которой происходят ядерные преобразования, включающие ремоделирование и уплотнение хроматина.
Затем сперматозоиды покидают клетки Сертоли через просвет семенных канальцев, выходят через сетчатое яичко и попадают в придаток яичка для окончательного созревания. Здесь сперматозоиды приобретают подвижность и акросомную функцию. Сперматогенез у мужчин занимает около 74 дней.
Сперматогенез регулируется внутренними и внешними факторами. Не все сперматогонии созревают в сперматозоиды - большинство из них элиминируются и фагоцитируются в процессе, называемом апоптозом.

Флуоресцентная гибридизация in situ (FISH) - это цитогенетический метод, при котором используют флуоресцентные ДНК-зонды для нацеливания на определенные участки хромосомы в ядре, что приводит к получению светящихся меток, которые можно обнаружить с помощью флуоресцентного микроскопа. Этот метод чаще используется в персонализированной медиицне. К примеру, можно определить тип конкретного заболевания, затем предложить наилучшие методы лечения.
FISH применяется для обнаружения генетических аномалий, которые включают различные характерные слияния генов или наличие аномального количества хромосом в клетке или потерю хромосомной области или всей хромосомы. Он также применяется в различных исследовательских приложениях, таких как картирование генов или идентификация новых онкогенов.
Методика FISH может применяться во время последующего наблюдения после терапии в качестве метода определения остаточного заболевания, когда первоначальная диагностика с использованием хромосомного анализа обнаруживает отклонения, которые можно идентифицировать с помощью подходящих датчиков FISH. Этот метод более чувствителен, чем хромосомный анализ, но менее чувствителен, чем полимеразная цепная реакция, секвенирование следующего поколения или иммунофенотипирование.
Преимущества метода состоят в том, что FISH-тест даёт результаты за несколько дней, в отличие от цитогенетического тестирования, другой процедуры, которая ищет хромосомные аномалии, но может занять несколько недель. Также главными преимуществами можно назвать высокую чувствительность и специфичность в распознавании целевых последовательностей ДНК или РНК, прямое применение как к метафазным хромосомам, так и к интерфазным ядрам, а также визуализацию сигналов гибридизации на уровне отдельной клетки. Это позволяет быстро обнаружить числовые и структурные хромосомные аномалии.
Недостатки этого метода, как и в любом, зависят от различных условий выполнения методики. То есть, если подобрать правильные препараты и выполнять по протоколу, то анализы буду точны. Ещё один недостаток заключается в том, что способность разрешение не так высока, как при других методах. Также я бы отнесла высокую стоимость для обычных граждан, но думаю,что в будущем стоимость будет намного ниже и доступна для многих.