Микроядра: структура, образование и значение в генотоксичности.
Micronucleus
Микроядра в клетках: причины появления, связь с раком и генетической нестабильностью. Генотоксичность, мутации, риск заболеваний. Исследования микроядер.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Небольшое ядро в клетках некоторых организмов
Small nucleus in the cells of some organisms
Микроядро – это небольшое ядро, которое образуется, когда хромосома или фрагмент хромосомы не включается ни в одно из дочерних ядер во время деления клетки. Обычно это признак генотоксических событий и хромосомной нестабильности. Микроядра часто встречаются в раковых клетках и могут указывать на повреждение генома, которое может повысить риск развития или дегенеративных заболеваний. Микроядра формируются во время анафазы из отстающих акентрических хромосом или фрагментов хроматид, вызванных неправильно восстановленными или невосстановленными разрывами ДНК, либо нерасхождением хромосом. Эта неправильная сегрегация хромосом может быть результатом гипометилирования повторяющихся последовательностей в перицентромерной ДНК, нарушений в белках кинетохора или их сборке, дисфункционального веретена деления или дефектных генов контрольной точки анафазы. Микроядра могут способствовать нестабильности генома, вызывая катастрофическое мутационное событие, называемое хромотрипсисом. Разработано множество анализов на микроядра для выявления этих структур и определения их частоты в клетках, подвергающихся воздействию определенных химических веществ или стрессовым условиям. Термин «микроядро» также может относиться к меньшему ядру в инфузориях-ресничках, таких как парамеция. При митозе оно делится бинарным делением, а при конъюгации пара микроядер гамет подвергается взаимному слиянию, образуя ядро зиготы, которое дает начало макроядрам и микроядрам особей следующего цикла деления.
A micronucleus is a small nucleus that forms whenever a chromosome or a fragment of a chromosome is not incorporated into one of the daughter nuclei during cell division. It usually is a sign of genotoxic events and chromosomal instability. Micronuclei are commonly seen in cancerous cells and may indicate genomic damage events that can increase the risk of developmental or degenerative diseases. Micronuclei form during anaphase from lagging acentric chromosomes or chromatid fragments caused by incorrectly repaired or unrepaired DNA breaks or by nondisjunction of chromosomes. This improper segregation of chromosomes may result from hypomethylation of repeat sequences present in pericentromeric DNA, irregularities in kinetochore proteins or their assembly, a dysfunctional spindle apparatus, or flawed anaphase checkpoint genes. Micronuclei can contribute to genome instability by promoting a catastrophic mutational event called chromothripsis. Many micronucleus assays have been developed to test for the presence of these structures and determine their frequency in cells exposed to certain chemicals or subjected to stressful conditions. The term micronucleus may also refer to the smaller nucleus in ciliate protozoans, such as the Paramecium. In mitosis it divides by fission, and in conjugation a pair of gamete micronuclei undergo reciprocal fusion to form a zygote nucleus, which gives rise to the macronuclei and micronuclei of the individuals of the next cycle of fission.
Оценки
Микроядерные тесты предоставляют важную информацию о способности химических веществ вмешиваться в структуру и функцию хромосом. Например, многие известные человеческие канцерогены дают положительный результат в микроядерных тестах на млекопитающих. В этих тестах организмы обрабатываются химическим веществом и измеряется частота клеток с микроядрами. Если наблюдается значительное увеличение числа клеток с микроядрами, можно заключить, что химическое вещество вызывает структурные и/или числовые повреждения хромосом. Поскольку микроядерные тесты должны проводиться на активно делящихся клетках, стволовые клетки костного мозга и эритроциты, которые они производят в процессе деления клеток, являются идеальными кандидатами. Эти клетки характеризуются постоянной и быстрой регенерацией, а отсутствие настоящего ядра в эритроцитах облегчает визуализацию микроядер под микроскопом. Половые хромосомы вносят основной вклад в события потери хромосом с возрастом. У женщин Х-хромосома может составлять до 72% наблюдаемых микроядер, из которых 37% предположительно лишены функционального аппарата кинетохоров, возможно, из-за инактивации Х-хромосомы. Многочисленные исследования показали, что частота аутосомно-положительных микроядер у представителей обоих полов и половых хромосомно-положительных микроядер у мужчин была сходной и не изменялась в старших возрастных группах, в то время как частота Х-положительных микроядер у женщин была выше средней частоты аутосомно-положительных микроядер и продолжала увеличиваться с возрастом. У здоровых людей и многих других млекопитающих, в эритроцитах которых отсутствует ядро, микроядра быстро удаляются селезенкой. Следовательно, высокая частота микроядер в периферической крови человека может указывать на разрыв или отсутствие селезенки. У мышей микроядра не удаляются, что является основой для проведения in vivo микроядерного теста.
The micronucleus tests provide important information about a chemical's ability to interfere with chromosome structure and function. For instance, many known human carcinogens test positive in mammalian micronucleus tests. In these tests, organisms are treated with a chemical and the resulting frequency of micronucleated cells is measured. If there is a marked increase in the number of cells with micronuclei, it can be concluded that the chemical induces structural and/or numerical chromosomal damage. Since micronucleus tests must be performed on actively dividing cells, bone marrow stem cells and the erythrocytes they produce through cell divisions are ideal candidates. These cells experience constant, rapid turnover and the lack of a true nucleus in erythrocytes makes micronuclei easily visible under a microscope. Sex chromosomes contribute to the majority of chromosome loss events with increasing age. In females, the X chromosome can account for up to 72% of the observed micronuclei of which 37% appear to be lacking a functional kinetochore assembly possibly due to X chromosome inactivation. Multiple studies have shown that the frequencies of autosome positive micronuclei in both genders and of sex chromosome positive MN in men were similar and remained unchanged in older groups while the frequency of X positive MN in women was higher than the average frequency of autosome positive MN and continued to increase until the oldest age. In normal people and many other mammals, which do not have nuclei in their red blood cells, the micronuclei are removed rapidly by the spleen. Hence high frequencies of micronuclei in human peripheral blood indicate a ruptured or absent spleen. In mice, these are not removed, which is the basis for the in vivo micronucleus test.