Un cromosoma dicéntrico es un cromosoma anormal con dos centrómeros . Se forma a través de la fusión de dos segmentos cromosómicos, cada uno con un centrómero, lo que resulta en la pérdida de fragmentos acéntricos (que carecen de un centrómero) y la formación de fragmentos dicéntricos. [1] La formación de cromosomas dicéntricos se ha atribuido a procesos genéticos, como la translocación robertsoniana [1] y la inversión paracéntrica. [2] Los cromosomas dicéntricos tienen papeles importantes en la estabilidad mitótica de los cromosomas y la formación de cromosomas pseudodicéntricos. [1] [3] Su existencia se ha relacionado con ciertos fenómenos naturales como la irradiación y se ha documentado que subyacen a ciertos síndromes clínicos, en particular el síndrome de Kabuki . [3] [4] La formación de cromosomas dicéntricos y sus implicaciones en la función del centrómero se estudian en ciertos laboratorios de citogenética clínica. [5]
Se sabe que la mayoría de los cromosomas dicéntricos se forman a través de inversiones cromosómicas , que son rotaciones en regiones de un cromosoma debido a roturas cromosómicas o recombinaciones intracromosómicas. [2] Las inversiones que excluyen el centrómero se conocen como inversiones paracéntricas, que dan como resultado gametos desequilibrados después de la meiosis. [2] Durante la profase de la meiosis I , los cromosomas homólogos forman un bucle de inversión y se produce un entrecruzamiento. Si se ha producido una inversión paracéntrica, uno de los productos será acéntrico, mientras que el otro producto será dicéntrico. [1] [2] La cromátida dicéntrica se separa durante la anafase de la meiosis I con tal fuerza que el cromosoma se rompe en posiciones aleatorias. [2] Estos fragmentos rotos dan como resultado deleciones de genes que conducen a gametos genéticamente desequilibrados. Esto puede tener graves consecuencias, contribuyendo al desarrollo de trastornos genéticos como el síndrome de Kabuki y el síndrome de Edwards. [2]
Irradiación
Se sabe que la radiación induce anormalidades en los núcleos de las células. [5] Los cromosomas dicéntricos se detectaron por primera vez en linfocitos de frotis de sangre de personal civil y militar que fue asignado para lidiar con las secuelas del desastre nuclear de Chernóbil de 1986 ( liquidadores ). [4] La radiación aumenta la probabilidad de que se formen cromosomas dicéntricos después de cada evento mitótico, creando puentes físicos entre ellos en anafase y telofase. [5] A medida que estos cromosomas se separan, los puentes cromosómicos se rompen, lo que resulta en la formación de núcleos "con cola", protuberancias de los núcleos en el citoplasma. [4]
Telómeros
Cuando los telómeros de los cromosomas se acortan con divisiones celulares continuas, los extremos de los cromosomas también pueden fusionarse, formando cromosomas dicéntricos. [6] Esto se considera "crisis", un tipo de detención del ciclo celular , y la mayoría de las células en este estado sufren apoptosis . [6] Los cromosomas dicéntricos resultantes son altamente inestables, dando lugar a translocaciones , deleciones y amplificaciones cromosómicas , como la translocación robertsoniana . Esto da como resultado productos genéticos rotos y eliminados de fragmentos dicéntricos. [1]
Los cromosomas dicéntricos se estudian en organismos modelo como la levadura ( Saccharomyces cerevisiae ). [7] El uso de S. cerevisiae como un sistema genético clásico se remonta a la década de 1950 [7] debido a su viabilidad en la transformación por ADN recombinante . [7] Los cromosomas rotos que conducen a fragmentos acéntricos y dicéntricos se pueden estudiar en S. cerevisiae debido a su capacidad conocida para tolerar la aneuploidía , un número anormal de cromosomas. [8] Las cepas de S. cerevisiae que toleran la aneuploidía pueden estabilizar los productos de los cromosomas rotos durante la proliferación, que se pueden recuperar y estudiar en un entorno de laboratorio. [7] [8]
Citogenética
La función del centrómero ha sido el foco de muchos análisis de laboratorio, que involucran técnicas como la hibridación in situ con fluorescencia ( FISH ) y el bandeo cromosómico (bandeo C). [9] El FISH implica el uso de sondas fluorescentes para detectar y localizar secuencias de ADN específicas en los cromosomas, y las sondas específicas del centrómero se pueden utilizar para medir frecuencias cromosómicas dicéntricas . [10] Esta técnica permite la prueba de muestras de sangre humana y muestras de tejido, que históricamente han sido adoptadas por los laboratorios de radiación. [4] [5] [10] El bandeo C es una técnica de tinción que se puede utilizar para visualizar cromosomas dicéntricos. Tiñe específicamente la heterocromatina constitutiva , que son regiones del cromosoma en o cerca del centrómero. [9]
La existencia de cromosomas dicéntricos tiene consecuencias clínicamente relevantes para las personas que pueden vivir con discapacidades intelectuales, neurológicas y físicas. Los núcleos con cola son señales de exposición a la radiación en el tejido humano, la microbiota y los invertebrados acuáticos a raíz de los recientes desastres nucleares. [5] Además, se utilizan como posibles biomarcadores para detectar ciertos síndromes genéticos presentes en las poblaciones humanas. [3]
Cromosomas pseudodicéntricos
Los cromosomas dicéntricos pueden dar lugar a mutaciones pseudodicéntricas, en las que uno de los centrómeros del cromosoma se inactiva. [1] Esto puede tener graves consecuencias clínicas para los pacientes, como se observa en trastornos intelectuales y neurológicos progresivos graves [11] como el síndrome de Kabuki , un trastorno congénito pediátrico . [3] El síndrome de Kabuki es uno de los síndromes más estudiados que involucran al cromosoma pseudodicéntrico. [3] Otros síndromes caracterizados también se han relacionado con cromosomas pseudodicéntricos, como el síndrome de Edwards , [12] una trisomía del cromosoma 18, y el síndrome de Turner , [13] una pérdida (o pérdida parcial) del cromosoma X. Los cromosomas pseudodicéntricos por sí solos no definen estos síndromes, porque también se considera la contribución de otras anomalías cromosómicas, como la presencia de isocromosomas en pacientes de Turner. [13]