Aneuploidy: sebab, jenis dan contoh

Aneuploidy adalah kondisi sel di mana mereka memiliki satu atau lebih kromosom yang berlebih atau hilang, berbeda dari jumlah haploid, diploid atau poliploid dari sel yang membentuk organisme spesies tertentu.

Dalam sel aneuploid, jumlah kromosom bukan milik kelipatan haploid yang sempurna, karena mereka telah kehilangan atau memperoleh kromosom. Secara umum penambahan atau kehilangan kromosom berhubungan dengan satu kromosom, atau jumlah kromosom yang ganjil, meskipun kadang-kadang mungkin ada dua kromosom yang terlibat.

Aneuploidies adalah bagian dari perubahan kromosom numerik, dan merupakan yang termudah untuk diidentifikasi secara sitologis. Ketidakseimbangan kromosom ini sedikit didukung oleh hewan, karena lebih sering dan kurang berbahaya pada spesies tanaman. Banyak kelainan bawaan pada manusia disebabkan oleh aneuploidi.

Penyebab

Kehilangan atau keuntungan dari satu atau lebih kromosom dalam sel-sel individu biasanya karena kehilangan translokasi atau proses non-disjungsi selama meiosis atau mitosis. Akibatnya, dosis gen individu diubah, yang pada gilirannya menyebabkan cacat fenotipik yang serius.

Perubahan dalam jumlah kromosom dapat terjadi selama divisi pertama atau kedua meiosis, atau keduanya pada saat yang sama. Mereka juga dapat berasal selama pembelahan mitosis.

Kesalahan dalam divisi ini dilakukan pada meiosis I atau meiosis II, selama spermatogenesis dan oogenesis, terjadi juga pada mitosis pada divisi awal zigot.

Pada aneuploidies, non-disjungsi terjadi ketika salah satu kromosom dengan pasangan homolognya berpindah ke kutub sel yang sama atau ditambahkan ke gamet yang sama. Ini mungkin terjadi karena pembelahan prematur sentromer selama pembelahan meiosis pertama pada meiosis ibu.

Ketika gamet dengan kromosom tambahan mengikat gamet normal, trisomi (2n +1) dihasilkan. Di sisi lain, ketika gamet bergabung dengan kromosom yang hilang dan yang normal, monosomi (2n-1) diproduksi.

Jenis

Aneuploidies sering terjadi pada individu diploid. Modifikasi dalam jumlah kromosom ini sangat relevan secara klinis pada spesies manusia. Mereka termasuk berbagai jenis seperti nulisomies, monosomies, trisomies dan tetrasomies.

Nulisomi

Dalam sel dengan nulisomi, kedua anggota pasangan kromosom yang homolog hilang, dinyatakan sebagai 2n-2 (n adalah jumlah kromosom haploid). Pada manusia, misalnya, dengan 23 pasang kromosom homolog (n = 23), yaitu 46 kromosom, hilangnya pasangan homolog akan menghasilkan 44 kromosom (22 pasang).

Seorang individu nulisomik juga digambarkan sebagai seseorang yang kekurangan sepasang kromosom homolog dalam komplemen somatik mereka.

Monosomi

Monosomi adalah penghapusan kromosom tunggal (2n-1) pada pasangan homolog. Pada manusia dengan monosomi, sel hanya akan memiliki 45 kromosom (2n = 45). Dalam monosomi kita menemukan monoisosomi dan monotelosomi.

Dalam sel monoisosomal, kromosom hadir tanpa pasangan homolognya adalah isokromosom. Sel monotelosomal atau monototecentric memiliki kromosom telosentris tanpa pasangan homolognya.

Trisomi

Pada trisomi terjadi penampakan atau penambahan kromosom pada beberapa pasangan homolog, artinya ada tiga salinan homolog dari kromosom yang sama. Ini direpresentasikan sebagai 2n +1. Pada manusia dengan sel trisomik, 47 kromosom ditemukan.

Beberapa kondisi yang sangat diteliti, seperti sindrom Down, terjadi sebagai akibat dari trisomi kromosom 21.

Konstitusi kromosom ekstra memungkinkan untuk mengklasifikasikan trisomi dalam:

• Trisomi primer: Ketika kromosom ekstra selesai.
• Trisomi sekunder: Kromosom ekstra adalah isokromosom.
• Trisomi tersier: Dalam hal ini lengan kromosom yang tersisa milik dua kromosom berbeda dari komplemen normal.

Tetrasomi

Tetrasomi terjadi ketika ada penambahan sepasang kromosom homolog lengkap. Pada manusia, hasil tetrasomi pada individu dengan 48 kromosom. Ini direpresentasikan sebagai 2n + 2. Pasangan kromosom tambahan selalu merupakan pasangan homolog, yaitu, akan ada empat salinan homolog dari kromosom tertentu.

Pada individu yang sama, lebih dari satu mutasi aneuploid dapat dihasilkan, menghasilkan double trisomic (2n + 1 + 1), double monosomic, null tetrasomal, dll. Organisme sextuple-monosomic telah diperoleh secara eksperimental, seperti halnya gandum putih ( Triticum aestivum ).

Contohnya

Garis sel yang terbentuk setelah proses non-disjungsi kromosom biasanya tidak dapat dilakukan. Ini karena banyak dari sel-sel ini dibiarkan tanpa informasi genetik yang mencegahnya berkembang biak dan menghilang.

Di sisi lain, aneuploidi adalah mekanisme penting dari variasi antar spesies. Pada tanaman stramonium ( Datura stramonium ) adalah pelengkap haploid dari 12 kromosom, sehingga 12 trisomal yang berbeda dimungkinkan. Setiap trisomik menyiratkan kromosom yang berbeda, masing-masing menyajikan fenotipe yang unik.

Pada beberapa tanaman genus Clarkia, trisomi juga bertindak sebagai sumber penting variabilitas intraspesifik.

Aneuploidi pada manusia

Pada manusia sekitar setengah dari aborsi spontan pada trimester pertama kehamilan dihasilkan oleh perubahan numerik atau struktural kromosom.

Monosomi autosomal misalnya tidak layak. Banyak trisomi seperti kromosom 16 sering dibatalkan dan dalam monosomi kromosom X atau sindrom Turner, sel-sel tersebut dapat hidup tetapi zigot X0 dibatalkan sebelum waktunya.

Aneuploidi dari kromosom seks

Kasus aneuploidies yang paling sering pada pria terkait dengan kromosom seks. Perubahan dalam jumlah kromosom ditoleransi dengan cara yang lebih baik daripada perubahan kromosom autosom.

Aneuploidy mempengaruhi jumlah salinan gen tetapi tidak urutan nukleotida-nya. Dengan mengubah dosis beberapa gen, konsentrasi produk gen diubah pada gilirannya. Dalam kasus kromosom seks, ada pengecualian hubungan antara jumlah gen dan protein yang diproduksi.

Pada beberapa mamalia (tikus dan manusia), inaktivasi kromosom X terjadi, yang memungkinkan pada wanita dan pria terdapat dosis fungsional gen yang sama dengan kromosom tersebut.

Dengan cara ini, kromosom X tambahan tidak aktif dalam organisme ini, memungkinkan aneuploidi dalam kromosom ini kurang berbahaya.

Beberapa penyakit seperti sindrom Turner dan sindrom Klinefelter disebabkan oleh aneuploidi pada kromosom seks.

Sindrom Klinefelter

Individu dengan kondisi ini adalah fenotip jantan, dengan beberapa fitur banci. Kehadiran kromosom X ekstra pada individu pria adalah penyebab penyakit ini, kata individu yang memiliki 47 kromosom (XXY).

Dalam kasus keseriusan kondisi ini, pria menghadirkan suara yang sangat tajam, kaki panjang, sedikit perkembangan rambut dan pinggul tubuh dan payudara wanita sangat ditandai. Selain itu, mereka steril dan mungkin memiliki sedikit perkembangan mental. Dalam kasus yang lebih ringan, ada fenotip pria dan perkembangan kognitif normal.

Sindrom Klinefelter terjadi pada sekitar satu dari setiap 800 kelahiran individu pria yang hidup.

Sindrom turner

Sindrom turner disebabkan oleh hilangnya sebagian atau total kromosom X dan terjadi pada wanita. Perubahan kromosom ini terjadi selama gametogenesis oleh proses postzygotic non-disosiatif.

Perubahan kariotipe yang berbeda menghasilkan fenotipe yang berbeda pada sindrom Turner. Ketika bahan hilang dari lengan panjang salah satu kromosom X (terminal atau interstitial), kegagalan ovarium primer atau sekunder dan ukuran kecil terjadi pada pasien dengan kondisi ini. Juga umum adanya limfedema dan disgenesis gonad.

Umumnya, fenotip wanita dengan penyakit ini normal, kecuali perawakannya pendek. Diagnosis sindrom ini tergantung, oleh karena itu, pada penelitian dan adanya perubahan sitogenetik.

Penyakit ini terjadi pada sekitar satu dari setiap 3000 bayi baru lahir dari jenis kelamin perempuan, yang memiliki frekuensi aborsi spontan yang lebih tinggi, yaitu, tidak lebih dari 5% dari embrio yang terbentuk dengan perubahan ini dapat berkembang sepenuhnya sampai mereka mencapai jangka waktu.

Aneuploidi autosomal

Individu yang lahir dengan aneuploidies dalam kromosom autosom jarang terjadi. Dalam kebanyakan kasus di mana jenis mutasi ini terjadi, aborsi spontan terjadi, dengan pengecualian aneuploidies autosom kecil seperti trisomi kromosom 21.

Dipercayai bahwa, karena tidak ada mekanisme kompensasi untuk dosis genetik dalam kromosom autosom, perubahan komposisi mereka jauh lebih ditoleransi oleh organisme.

Down syndrome

Ukuran kecil kromosom 21, memungkinkan adanya salinan gen tambahan, menjadi kurang berbahaya dibandingkan kromosom yang lebih besar. Kromosom ini memiliki gen lebih sedikit daripada autosom lainnya.

Down syndrome adalah aneuploidi autosomal paling umum pada manusia. Di Amerika Serikat, sekitar satu dari setiap 700 kelahiran memiliki kondisi ini.

Diperkirakan 95% kasus disebabkan oleh tidak disjungsi, menyebabkan trisomi gratis 21. 5% sisanya diproduksi oleh translokasi, sering antara kromosom 21 dan 14. Prevalensi kondisi ini sangat tergantung pada usia ibu saat pembuahan.

Telah ditentukan bahwa antara 85 dan 90% kasus, kehadiran trisomi bebas 21 dikaitkan dengan perubahan meiosis ibu. Individu yang mengalami kondisi ini, ditandai dengan hipotonik, hiperekstensibel, dan hiporeflektif.

Selain itu, mereka memiliki tengkorak yang cukup kecil, dengan oksiput datar dan insang, hidung dan telinga kecil dan mulut dengan sudut ke bawah, kecil dan dengan tonjolan lidah yang sering.