Chromosom

CYTOGENETIK
Seminar
1
Cytogenetik
Cytogenetik/Zytogenetik
untersucht die Chromosomen und ihre Rolle
während der Vererbung.
Das Ziel von Zytogenetik ist:
1. diagnostisieren die Chromosomenstörungen.
2. lokalisieren die (oft abnormale)
chromosomale Regionen / DNA-Sequenzen .
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Cytogenetische Begriffe
Chromatin: ist die nicht kondensierte DNA, die werden mit Proteinen beigefügt
(während der Interphase des Zellzyklus)
Chromosom: ist die kondensierte DNA mit Proteinen beigefügt (während der
M-Phase des Zellzyklus)
Karyotyp: bezeichnet alle Eigenschaften der Chromosomenansatz eines Individuums/
Zellkernes und die Anzahl der Chromosomen (zB 46 XY, 47 XYY)
Karyogramm: ist die paarweise und angeordnete zu photografierende
Chromosomenansatz
Idiogramm: ist die schematische Darstellung der Chromosomen nach abnehmende
Grösse und Form
Die menschliche Zellen enthalten normalerweise 46 Chromosomen:
44 Autosomen und
2 Geschlechtschromosomen.
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Karyogramm
Karyotyp
46 XX
Idiogramm
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Der Zellzyklus und
der Nachweis der
Chromosomen
Menschliche
Chromosomen werden sich
in teilenden Zellen
(Knochenmark / PlazentaZellen, Lymphozyten)
untersucht.
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Aufbau der Chromosomenstruktur
1. Chr.
(human)
DNA Länge 50
mm
Chr. Länge 3-4
µm
10.000 x
Kondensation!
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Aufbau des
Chromosoms
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Die Geschichte der Identifizierung des
menschlichen Chromosoms
1879. Arnold: Erste Visualisierung der menschlichen Chromosomen.
1888. Waldeyer: Das Geburt des Wortes Chromosom (Chroma: Farbe, soma: Körper)
1882. Walther Flemming: 20-28 Chromosomen in den Zellen der Hornhaut
1921. T.S. Painter: 48 menschlichen Chromosomen, X & Y-Chromosomen (Wissenschaft)
1956. Jo Hin Tijo und Albert Levan: 46 menschlichen Chromosomen (Hereditas)
1959. Lejeune: Trisomie 21 = Down-Syndrom
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Kariotyping conferences
1960. Denver: Die menschlichen Chromosomen wurden von 1 bis 22 nummeriert, in der
Reihenfolge der Größe, mit Ausnahme der Geschlechtschromosomen. Die 22 Chromosomen
wurden in 7 Gruppen eingeteilt.
1963. London: der Schriftzug der Gruppe (AG) wurde angenommen
1966. Chicago: chromosomale Syndrome wurden markiert
1971. Paris, die 1976. Mexiko, 1978. Stockholm: Chromosom Banding
1995. ISCN: International System (für Menschen) Cytogenetische Nomenklatur
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46, XX
Die Gruppen des Chromosomansatzes
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46, XY
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Chromosomstruktur
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Chromosombänderung
Die Chromosombänderungstecniken verwenden verschiedene
Färbungen um die Chromosomen und
Chromosomenstrukturänderungen zu zeigen.
Die folgende Bänderungstechniken sind oft verwendet:
G-bänderung: Giemsa Färbung
R-Bänderung: (rückwärts) geändert Giemsa Färbung
C-Bänderung: Centromer spezifische Färbung
T-Streifen: Telomer spezifische Färbung
Q-Streifen: Quinacrin Färbung (fluoreszierend)
Der kurze und lange
Chromosomarmen
werden aufgrund der
Färbungsmuster
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nummeriert.
Chromosomenbänderung
G-banding
R-banding
Q-banding
C-banding
T-banding
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Chromosomale Abnormalitäten
Die menschliche Krankheiten, die stammen von verschiedenen Karyotypen,
werden durch Aneuploidien, Translokationen oder Deletionen verursacht.
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ANEUPLOIDIE
Die Aneuploidie ist eine numerische Chromosomenaberration, einzelne Chromosomen
zusätzlich zum üblichen Chromosomensatz vorhanden sind oder fehlen
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(am häufigstenTrisomien und Monosomien).
MITOTISCHE
NON-DISJUNCTION
MEIOTISCHE
NON-DISJUNCTION
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MEIOTISCHE NON-DISJUNCTION—>
ANEUPLOIDIE
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MEIOTISCHE/MITOTISCHE NON-DISJUNCTION
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numerische Chromosomenabnormalitäten
Euploid Chromosomenmutationen: Triploidie (3n), Polyploidie
Aneuploid Chromosomenmutation
Häufigkeit Geschlechtschro Häufigkeit
Autosomale
mosomale
Trisomie
Trisomie des 21. Chr.
Down-Syndrom
1/700
47, XXX TriploX-Syndrom
1/1000
Frauen
in
Trisomie des 18. Chr.
Edwards- Syndrom
1/13000
47, XXY
KlinefelterSyndrom
1/1000
Männer
in
Trisomie des 13. Chr.
Patau-Syndrom
1/15000
47, XYY
Doppel-YSyndrom
1/1000
Männer
in
45, X0 TurnerSyndrom
1/2500
Frauen
in
Selte Trisomien 3-,7-,8-,9-,12,14-,15-,19-,22-es
Monosomie
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AUTOSOMALE ANEUPLOIDIE:
DOWN-SYNDROM
21
AUTOSOMALE ANEUPLOIDIE:
DOWN-SYNDROM
Kariotyp: Trisomie des 21. Chromosoms
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Der mütterliche Alter und die Wahrscheinlichkeit des
Down-syndroms
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AUTOSOMALE ANEUPLOIDIE:
EDWARDS-SYNDROM
Kariotyp: Trisomie des 18. Chromosoms
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Geschlechtschromosomale Aneuploidien:
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Geschlechtschromosomale Aneuploidien: :
TURNER-SYNDROM
Kariotyp: 45X0
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Geschlechtschromosomale Aneuploidien:
KLINEFELTER-SYNDROM
Kariotyp: 47XXY
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Geschlechtschromosomale Aneuploidien:
TRIPLE X-SYNDROM
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Geschlechtschromosomale Aneuploidien :
XYY-SYNDROM
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Klassifizierung der strukturelle Chromosomenanomalien aufgrund der Zahl der
Chromosomenbrechungen
Strukturellekromoszóma
Chromosomaberrationen
szerkezeti
aberráció
1 Brechung
1 törés
terminális deléció
Terminale
Deletion
2 törés
2 Brechung
2 verschiedenen
2An
különböző
kromoszómánChromosomen
reciprok
transzlokáció
Reziproke
Translokation
centrikus
fúzió
Zentrische
Fusion
vagy
oder
Robertson-féle
Robertson
transzlokáció
3 Brechung
3 törés
különböző
An 2 2verschiedenen
kromoszómán
Chromosomen
An denselben
Chromosom
uazon a kromoszómán
An denselben
uazon
a kromoszóma
Chromosomarm
karon
inszerció
Insertion
An gegenseitigen
ellentétes
kromoszóma
Chromosomarm
karon
Translokation
paracentrikus
inverzió
Parazentrische
Inversion
Ringchromosom
gyűrű
kromoszóma
Perizentrische
pericentrikus
inverzió
Inversion
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DELETION
 Ein Stück eines Chromosoms geht verloren
 Kartierung mit Hilfe der Deletionen
 Interstiziale Deletion -
Prader-Willi; Angelman Syndromen del15 (q11-
13), Williams-Syndrom
 Terminale Deletion – ein Chromosom verliert des Telomers – schwierige
Symptomen zB.: Cri du chat Syndrom
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TRANSLOKATION
Die Zahl der Brechungen ist mehr als 1.
Die Brechungstellen sind im Fall der reziproken
Translokation:
- an denselben (homologen) Chromosomen
- an zwei verschiedenen Chromosomen
Balancierte Translokation
Die Brechungstelle sind meistens in den nicht kodierende Regionen
(die Proportion der kodierende Regionen sind nur 5-10 %)
Wenn die Brechungstelle ist innerhalb eines Gens, das Genprodukt:
- kann eine neue Funktion bekommen (selten)
-wird in anderen Mengen hergestellt
- verlort seine Funktion
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RING CHROMOSOM
 nach serielle Telomerdeletionen bilden die
Chromosomen einen Ring
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INVERSION
Parazentrische Inversion
Perizentrische Inversion
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Kongenitale Krankheiten nach Deletionen
Deletion
Symptom
Kurzer Arm des 5. Chr. (del 5p)
Katzenschreien, mentale Retardierung,
Herzstörungen
Kurzer Arm des 18. Chr.
Körperliche und geistige Retardierung
Langer Arm des X Chr. (Fragile X)
Autism, karakteristisches Gesicht
Langer Arm des 22 Chr.
Entwicklungsstörung in der Schilddrüse
Langer Arm des 13. Chromosoms
Augenkrebs
Kongenitale Krankheiten nach Translokationen
TRANSLOKATION
Symptom
ein Teil des 4. Chromosoms wird auf das
20. übergeträgt
Geistige Retardierung, deformiertes
Gesicht
Ein Teil des X -> 13. Translokation
Geistige Retardierung
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Erworbene Deletionen in Tumor
DELETION
TUMOR
APC-Gene
Kolorektalkrebs
Retinoblasztoma
Tumor in irgendwelcher
P53
In jeden Organen
22. kromoszóma deléció
Akute myeloische Leukämie
Erworbene Translokationen in Tumor
TRANSLOKATION
TUMOR
9-22 Chromosom (PhiladelphiaChromosom)
Chronische myeloische Leukämie
8-14 Chromosom
Burkitt – Lymphom
8-21 Chromosom
Akute myeloische Leukämie
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FRAGILES X SYNDROME
Das Fragile X-Syndrom (FXS) ist eine
der häufigsten Ursachen erblicher
kognitiver Behinderung des Menschen.
Klinische Symptomen:
-Grosser Kopf, schmales
Gesicht, grosse Ohren
-mild - schwere mentale
Retardierung
- 1/3 der behinderten Frauen
haben mentale Retardierung
 Xq27.3 ist die häufigste zerbrechliche
Region
Xq27.3
X fra(X)
fra(X)37 Y
FRAGILES X SYNDROME
Die Mutation wirkt die CGG Trinukleotid Repeats des Gens FRAXA in der Region Xq28
Die Expansion der CGG Repeaten entsteht beim „mütterlichen Übertragung”
Es ist den 5’ Teil der nicht transkribierenden Region begleitet
die Verlängerung dieser Region folgt die Hemmung der Expression durch Methylieung
Das FMR1 Protein ist ein RNA-bindendes Protein
Für die mentale Retardation ist wahrscheinlich das mGluR5 (metabotrope glutamate receptor)
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verantwortlich
FRAGILE X SYNDROM
5-50 repeat
FMR-1 Gen
Gesund
CGG
50-200 repeat
‘Prämutation’
CGG
Vollständige Mutation
200 - repeat
CGG
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FISH: FLUORESCENT IN SITU
HIBRIDISATION
40
FISH
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FISH
Die Behandlung der Proben: nach einer kurzen Fixierung wird die markierte Probe (Sonde)
auf unseren Probe pipettiert, nach ein-paar Stunden lang Hibridisierung wird die zusätzliche
markierte Probe (Sonde) gewaschen, dann werden die Chromosomen unter UV-Fluoreszenz
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Mikroskop sofort untersucht.
Verschiedene Arten der FISH Probe
Mit Hilfe den Chromosom-spezifischen Testen werden die numerischen
Chromosomenanomalien detektiert.
Die X (rote) und Y (grüne) Chromosomspezifische Sonden in normalen männlichen
und weiblichen Zelkernen
Die Proben hybridisieren zu einem Abschnitt
der Chromosomen.
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Verschiedene Arten der FISH Probe
Wenn jedes Chromosom wird mit einer anderen Farbe gemalt - painting Sonde – ist es möglich
neben der numerischen Chromosomenabnormalitäten die Translokationen auch unterzusuchen
Mit der Benutzung der färblichen Sonde wird jede Chromosom gut identifiziert,
zB. die relative grosse 1. (link), die kleineste 22. (in der Mitte) und 3. (recht)
Chromosomen.
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Kariotyp
Kariogram
45
Verschiedene Arten der FISH Probe
Identifizierung der Geschlechtschromosomen
Identifizierung die Gonosomen.
In einem gesunden weiblichen Zellkern sind 2 X , in einem gesunden männlichen ist nur 1 X
Chromosom.
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Verschiedene Arten der FISH Probe
Die Locus-oder Gen-spezifische Sonde wird ein bestimmtes Zielgen identifiziert, und zeigt
die Position auf dem Chromosom, oder das Fehlen des Gens, oder die Duplikation des Gens,
als auch die Translokation, Deletion eines Tumorsuppressorgens.
Das RB1-Gen des13. Chromosoms ist sichtbar in zwei Kopien (rote Punkte)
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Locus specifische FISH Probe für
verschiedene Syndromen
• Prader-Willi Syndrom
15q11-13
• Angelman Syndrom
15q11-13
• Di-George Syndrom /VCFS
22q11.2
• Williams Syndrom
7q11.23
• Wolf-Hirschhorn Syndrom
4p16.3
• Cri du Chat Syndrom
5p15.2
• Kallmann Syndrom
Xp22.3
• SRY Gen
Yp11.3
• X-verbundene Ichthyosis
Xp22.3
• Retinoblastoma (RB1-Gen)
13q14
• Smith-Magenis Syndrom
17p11.2
• Miller-Dieker Syndrom
17p13.3
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Medizinische Verwendung der FISH Proben
Pränatale Untersuchung von Down-Syndrom
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Medizinische Verwendung der FISH in
Tumoren
Die Deletion der
erb-B2, EGFR und myc Gene wurden in vielen
Tumoren beobachtet (welche sind Onkogene),
als auch die RB und p53 Gene (welche sind
Tumorsuppressore).
Das p53 Tumorsuppressor-Gen ist sichtbar mit einem
lokusspezifischer Probe in den Zellkernen der leukaemischen Zellen.
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Medizinische Verwendung
der FISH
Philadelphia Chromosom
(Ph1)
abl (Abelson cluster region) kodiert
ein Tyrosine Kynase Protein
bcr (breakpoint cluster region)
Die Detektierung das Philadelphia Chromosom ist leichter mit FISH Proben in kronische
myeloische Leukaemie (CML), als mit anderen Methoden.
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Medizinische Verwendung des FISH
Normalerweise das Gen BCR findet sich an das 22.,
das ABL Gen an 9. das Chromosom.
Nach der Translokation werden die zwei Gene oft fusioniert.
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Verschiedene Arten des FISH
Telomerspezifische Probe
Telomer
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X-CHROMOSOM INAKTIVIERUNG
Das Barrkörperchen Regel: #BB = #X-1
Die Funktion der X Inaktivierung:
Dosiskompensation der Genprodukte X Chromosoms
Heterochromatinisation: Gene werden inaktiv durch:
Xist RNS
DNS-Methylierung
Histon-Methylierung
zwei Barrkörperchen:
-> XXX
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X-CHROMOSOM INAKTIVIERUNG
- Es ist ein random Prozess
- Während der frühen Embryogenese ist das Prozess schon aktiv
- Das Ergebniss ist unumkehrbar
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X-CHROMOSOM INAKTIVIERUNG
XX
XO
?
die Pseudoautosomale Region bleibt auf den inaktiven X
Chromosomen aktiv!
Die Pseudoautosomale Region ist auch auf den X und Y Chromosom vorhanden.
Dieser Region versichert eine normale Chiasmabildung und Segregation während der
Meisose.
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X-CHROMOSOM INAKTIVIERUNG
Bei Menschen: Mosaicism
Anhidrotische Ektodermale Dysplasie:
Schweissdrüsen sind nur in den Flecken aktiv
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Bestimmen Sie das Genotyp aufgrund
der folgenden Kariogramme !
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60
61
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Lösung
•
•
•
•
•
Turner syndrom (X monosomie - XO)
Down syndrom (21 trisomie)
Klinefelter syndrom (XXY)
Normale Frau (XX)
Normaler Mann (XY)
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Viel Glück bei der Prüfung!

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