Back to chapter

11.5:

אי הפרדה

JoVE 核
生物学
需要订阅 JoVE 才能查看此.  登录或开始免费试用。
JoVE 核 生物学
Nondisjunction

Languages

分享

למרות ויסות המיוזה באדם]חלות טעויות, כמו אי-הפרדה, שמניבות תאים אנאפלואידים ללא כרומוזומים או עם כרומוזומים עודפים. מקרי אי-הפרדה רבים מתרחשים במיוזה ראשונה. למרות שהמנגנונים עדיין לא ברורים, הסיבה האפשרית לכך היא מוטציות שמשפיעות על החיבור הראשוני של כרומוזומים הומולוגיים, כגון אלו המפרקות את התצמיד הסינפטונמלי.פגמים בכישור החלוקה גם הם יכולים לתרום לכך. במהלך אנפאזה ראשונה, קבוצות הומולוגיות בדרך כלל מופרדות, או מפורקות, ונמשכות אל קטבים מנוגדים. עם זאת, לעיתים רחוקות הפרדת זוג כרומוזומים כושלת, ושניהם נמשכים אל אותו הקצה.כאשר מיוזה מסתיימת, סוג זה של אי-הפרדה עלול ליצור שני תאים שנושאים כרומוזום עודף ושני תאים ללא המבנה הזה. בדומה לכך, במיוזה השנייה, כרומטידות אחיות עשויות להישאר דבוקות באנפאזה שנייה. הסיבה האפשרית לכך גם היא כישור החלוקה, או פגמים בקוהזיה, כגון באופן החיבור בין הצנטרומר לכרומטידות.עם סיום החלוקה, טעויות כאלו במיוזה שנייה יכולות ליצור שני תאים הפלואידים רגילים. עם זאת, תא אחד המכיל כרומוזום נוסף ותא אחד שאיבד כרומוזום, נוצרים גם הם בתהליך.

11.5:

אי הפרדה

During meiosis, chromosomes occasionally separate improperly. This occurs due to failure of homologous chromosome separation during meiosis I or failed sister chromatid separation during meiosis II. In some species, notably plants, nondisjunction can result in an organism with an entire additional set of chromosomes, which is called polyploidy. In humans, nondisjunction can occur during male or female gametogenesis and the resulting gametes possess one too many or one too few chromosomes.

When an abnormal gamete fuses with a normal gamete, the resulting zygote has an abnormal number of chromosomes and is called aneuploid. An individual with one too few chromosomes has monosomy (45; 2n-1), while trisomy is the presence of one too many chromosomes for a total of 47 (2n+1). Down Syndrome is one well-studied trisomy, where individuals have three copies of chromosome 21. Aneuploid zygotes account for around 70% of spontaneous abortions during gestation.

Nondisjunction is more common in sex chromosomes than autosomes. Individuals can have a variety of sex chromosome combinations, including one or more additional sex chromosomes (e.g., XXY, XXX, XYY) or the presence of only a single sex chromosome (denoted X0). These individuals tend to have normal lifespans, though with sometimes major physiological and reproductive consequences. Nondisjunction appears to be more common when homologous chromosomes fail to recombine. Interestingly X and Y chromosomes normally undergo less recombination compared to autosomes, perhaps explaining the frequency of nondisjunction in sex chromosomes. Mutations in synaptonemal complex proteins, which attach homologous chromosomes, reduce crossing over but apparently increase nondisjunction. This suggests that proper chromosome recombination is an important step in normal meiosis.

Nondisjunction is more frequent during oogenesis than during spermatogenesis. Postzygotic nondisjunction, a failure of mitotic chromatid separation in the early zygote, causes similar consequences to that of meiotic nondisjunction and accounts for around 2% of Down Syndrome cases. Mitotic nondisjunction is also a hallmark of many human cancers.

Suggested Reading

Jones, Keith T., and Simon I. R. Lane. “Molecular Causes of Aneuploidy in Mammalian Eggs.” Development 140, no. 18 (September 15, 2013): 3719–30. [Source]

Hawley, R. Scott. “Human Meiosis: Model Organisms Address the Maternal Age Effect.” Current Biology 13, no. 8 (April 15, 2003): R305–7. [Source]

Wenzel, Elizabeth S., and Amareshwar T. K. Singh. “Cell-Cycle Checkpoints and Aneuploidy on the Path to Cancer.” In Vivo 32, no. 1 (January 1, 2018): 1–5. [Source]