Kromatinbro
 | |
| Kromatinbrygga | |
|---|---|
| DAPI- färgning möjliggör visualisering av deoxiribonukleinsyradelar av de två dottercellerna. Det tunna "strängliknande" DNA som förbinder dem definieras som en kromatinbrygga. | |
| Specialitet | Patologi |
Kromatinbrygga är en mitotisk händelse som bildas när telomerer av systerkromatider smälter samman och misslyckas med att helt segregera till sina respektive dotterceller. Eftersom denna händelse är mest utbredd under anafas används termen anafasbrygga ofta som ett substitut. Efter bildandet av individuella dotterceller förblir DNA-bryggan som förbinder homologa kromosomer fixerad. När dottercellerna lämnar mitosen och återgår till interfas , blir kromatinbryggan känd som en interfasbrygga. Dessa fenomen visualiseras vanligtvis med hjälp av laboratorietekniker för färgning och fluorescensmikroskopi .
Bakgrund
Det trogna arvet av genetisk information från en cellulär generation till nästa är starkt beroende av duplicering av deoxiribonukleinsyra (DNA), såväl som bildandet av två identiska dotterceller. Denna komplicerade cellulära process, känd som mitos, beror på en mängd cellulära kontrollpunkter, signaler, interaktioner och signalkaskader för korrekt och trogen funktion. Cancer , kännetecknad av okontrollerbara celltillväxtmekanismer och höga tendenser till proliferation och metastaser , är mycket benägen för mitotiska misstag. Som ett resultat uppstår flera former av kromosomavvikelser, inklusive, men inte begränsat till, binukleerade celler , multipolära spindlar och mikrokärnor . Kromatinbryggor kan fungera som en markör för canceraktivitet.
Formationsprocess
Kromatinbryggor kan bildas genom valfritt antal processer där kromosomerna förblir topologiskt intrasslade under mitos. Ett sätt på vilket detta kan inträffa är misslyckandet med att lösa upp ledmolekyler som bildas under homolog rekombinationsmedierad DNA-reparation, en process som säkerställer att replikerade kromosomer är intakta innan kromosomerna segregeras under celldelningen. Speciellt genetiska studier har visat att förlusten av enzymerna BLM (Bloom's Syndrome Helicase) eller FANCM resulterar i en dramatisk ökning av antalet kromatinbryggor. Detta beror på att förlust av dessa gener orsakar en ökning av kromosomfusioner, antingen på ett ände-till-ände sätt eller genom topologisk infångning (t.ex. katenering eller olösta DNA-tvärbindningar), har också associerats med kromatinbryggbildning. När de ses under ett fluorescensmikroskop och immunfärgas för cytologiska markörer, verkar dessa kromatinbryggor härröra från antingen centromerer, telomerer eller DNA-tvärbindningar (enligt FANCD2).
Fluorescenstekniker
Kromatinbryggor kan ses med hjälp av en laboratorieteknik som kallas fluorescensmikroskopi . Fluorescens är den process som involverar excitation av en fluorofor (en molekyl med förmågan att avge fluorescerande ljus i det synliga ljusspektrumet) med hjälp av ultraviolett ljus . Efter att fluoroforen blivit kemiskt exciterad av närvaron av UV-ljus, avger den synligt ljus vid en specifik våglängd, vilket ger olika färger. Fluoroforer kan tillsättas som en molekylär märkning till olika delar av en cell. DAPI är en fluorofor som specifikt binder till DNA och fluorescerar blått. Dessutom immunfluorescens användas som en laboratorieteknik för att märka celler med specifika fluoroforer med hjälp av antikroppar , immunproteiner som skapas av B-lymfocyter . Antikroppar används av immunsystemet vid identifiering och bindning av främmande ämnen. Tubulin är en monomer av mikrotubuli som utgör det cellulära cytoskelettet . Antikroppen anti-tubulin binder specifikt till dessa tubulin monomera subenheter. En fluorofor kan fästas kemiskt till anti-tubulin-antikroppen, som sedan fluorescerar grönt. Många antikroppar kan binda till mikrotubuli för att förstärka den fluorescerande signalen. Fluorescensmikroskopi möjliggör observation av olika komponenter i cellen mot en mörk bakgrund för hög intensitet och specificitet.
Praktiska tillämpningar
Upptäckt
Kromatinbryggor är enklast och mest synliga när man observerar kromosomer färgade med DAPI. DNA-bryggor verkar vara en blå, "strängliknande" koppling mellan två separerade dotterceller. Denna effekt skapas när klibbiga ändar av kromosomerna förblir anslutna till varandra, även efter mitos. En kromatinbrygga kan också observeras med indirekt immunfluorescens, där anti-tubulin avger en grön färg när det binds till mikrotubuli i närvaro av UV-ljus. Eftersom mikrotubuli bibehåller kromosomernas positioner under mitos, verkar de vara tätt klämda mellan de två delande dottercellerna. Kromatinbryggor kan vara svåra att lokalisera med hjälp av fluorescensmikroskopi, eftersom detta fenomen inte är otroligt rikligt och tenderar att verka svagt mot den mörka bakgrunden.
Cancer
På senare tid har kromatinbryggor antytts som en diagnostisk markör för cancer, samtidigt som de har kopplats till tumörbildning hos människor. Denna utgångspunkt är baserad på det faktum att när den mitotiska cellen delar sig och dottercellerna rör sig längre ifrån varandra, leder stress på DNA-bryggan till brott i kromosomen på slumpmässiga punkter. Som tidigare nämnts kan störningarna i kromosomen leda till enstaka kromosommutationer, inklusive deletion , duplicering och inversion , bland annat. Denna instabilitet, definierad som frekventa förändringar i kromosomstruktur och antal, kan vara grunden för utvecklingen av cancer. Även om frekvensen av kromatinbryggor kan vara högre i tumörceller i förhållande till normala celler, kanske det inte är praktiskt att använda detta fenomen som ett diagnostiskt verktyg. Processen att färga och montera provceller med indirekt immunfluorescens är tidskrävande. Även om DAPI-färgning är snabb, kan ingen av laboratorieteknikerna garantera närvaron av bryggorna under fluorescensmikroskopet. Sällsyntheten hos kromatinbryggor, även i cancerceller, gör att detta fenomen är svårt att vara allmänt accepterad diagnostisk markör för cancer.