Kromosomala territorier är separata och nästan icke-överlappande regioner som upptas av kromosomer i kärnan under cellcykelns interfas [1] . Kromosomala territorier har en sfärisk form med en diameter på en till flera mikrometer [2] . Man tror att den territoriella organisationen av kromosomer är karakteristisk för alla eukaryoter , även om det finns undantag, till exempel jästen Saccharomyces cerevisiae [3] . Det ömsesidiga arrangemanget av kromosomterritorier varierar mycket från cell till cell [4] .
Kromosomer är tillgängliga för visuell mikroskopisk observation endast under mitotisk eller meiotisk celldelning. Det är därför inte förvånande att efter upptäckten av kromosomer på 1800-talet trodde man att de är tillfälliga formationer som endast uppträder i cellen vid celldelningsögonblicket och smulas i separata fragment i interfasen. Den första personen som föreslog den kontinuerliga existensen av kromosomer under hela cellcykeln 1883 var den belgiske embryologen Edouard van Beneden . Denna idé utvecklades vidare i verket " Über Zellteilung " ( tyska "Om celldelning") (1885) av den österrikiske cytologen Carl Rabl . Karl Rabl, som observerade processen för delning av epitelceller från amfibierna Salamandra maculata och Proteus anguinis , upptäckte kontinuiteten i arrangemanget av kromosomer i successiva divisioner. Han antog att varje kromosom, som en separat enhet, är bevarad i interfaskärnan , medan den upptar en plats i kärnan, till stor del bestäms av positionen i anafasen av den föregående mitosen. Dessutom beskrev Karl Rabl en karakteristisk konfiguration av kromosomer i interfaskärnan, där kromosomernas centromerer är fästa vid kärnhöljet vid en pol av kärnan, och kromosomernas telomerområden är fästa vid den motsatta polen. En sådan organisering av kromosomerna i kärnan kallas nu för "Rabl-konfigurationen" [3] [5] .
Termen "kromosomalt territorium" introducerades i vetenskapligt bruk av den tyske embryologen Theodor Boveri i ett arbete från 1909 som ägnas åt studiet av kromosomer i blastomerer i hästspolmasken Parascaris equorum . Enligt teorin om kromosomkontinuitet, formulerad av T. Boveri, försvinner inte kromosomerna i interfas, utan går in i ett dekondenserat tillstånd, samtidigt som de upptar ett separat utrymme och inte förväxlas med andra kromosomer [3] [5] .
Experimentell bekräftelse på förekomsten av kromosomterritorier erhölls mycket senare, på 1980-talet. Det första indirekta beviset på att kromosomerna inte är jämnt fördelade över hela kärnan erhölls 1982 av den tyske forskaren Thomas Kremer.. T. Kremers experiment baserades på skador på cellkärnan med en tunn UV- laserstråle. Efter en sådan lokal påverkan bar endast en liten del av kromosomerna spår av reparationsförändringar . Direkta visuella bevis på den territoriella organisationen av kromosomer i kärnan erhölls av T. Kremer och andra forskare 1984-85 genom att använda in situ hybridisering med radioaktivt märkt DNA från individuella kromosomer [3] [5] .
Moderna koncept för placeringen av interfaskromosomer i kärnan baseras på data från experiment med fluorescerande in situ hybridisering ( FISH ), där korta fragment av enskilda metafaskromosomer märkta på ett eller annat sätt används som prober [1] .
Det finns inga strikta regler för arrangemanget av kromosomer i interfaskärnan, men det har visat sig att homologa kromosomer vanligtvis ligger långt från varandra. Dessutom, i leukocyternas kärnor , upptar kromosomer rika på gener kärnans centrum, och kromosomer som är fattiga på gener ligger längs kärnans periferi, närmare kärnhöljet . Men i de platta kärnorna hos fibroblaster , är denna tendens inte så tydligt uttryckt: i kärnorna hos fibroblaster är alla stora kromosomer som regel belägna närmare kärnperiferin. Chimära kromosomer, som är resultatet av translokation mellan kromosomer från olika lager av kärnan, upptar en mellanposition. Positionen för varje enskild kromosom i kärnan indikeras genom att ange det genomsnittliga avståndet mellan kärnans centrum och kromosomterritoriets centrum, uttryckt i procent av kärnans radie [6] .
Kromosomala territorier är åtskilda av ett speciellt utrymme - interkromatindomänen ( engelsk interchromatin-domän, ICD ), som tjänar till att flytta RNA och regulatoriska proteiner . Den innehåller också nukleära prickar och PML - kroppar som ackumulerar splitsningsfaktorer respektive PML -proteinet [ 7 ] .
Kromosomala territorier har en "svampig" struktur, på grund av vilken regulatoriska proteiner kan passera inuti dem, och ribonukleoproteinpartiklar kan flytta från syntesställena till interkromatindomänen genom enkel diffusion [7] .
Enligt den mest underbyggda modellen är 1 miljon bp-domäner den grundläggande strukturella enheten för kromosomterritorier. De är rosetter av 10 eller fler DNA- loopar och motsvarar replikonkluster . Även om det från början visades att aktiva gener ligger på ytan av kromosomterritorier, visade ytterligare studier att en sådan korrelation inte existerar. Men i vissa fall kan det spåras, till exempel i fallet med musen HoxB- lokus [7] .
Den funktionella betydelsen av looping av gener bortom gränserna för kromosomterritoriet är inte klarlagt för tillfället. Gener som är aktivt transkriberade och som är utanför kromosomala territorier finns ofta nära PML-kroppar. PML-kroppar kan innehålla andra transkriptionsfaktorer förutom PML-proteiner, så att flytta gener närmare PML-kroppar kan främja transkriptionell aktivering. Det är också möjligt att frisättningen av aktivt uttryckta gener bortom de kromosomala territorierna är en enkel konsekvens av dekomprimeringen av motsvarande kromosomala domän [8] .
Under loppet av DNA- skadesvar (DDR ) rör sig kromosomala territorier. Sålunda leder skador på DNA från hudfibroblaster under behandling med cisplatin till förflyttning av kromosomterritorierna på 12 :e och 15:e kromosomerna till kärnans centrum, och kromosomterritorierna hos kromosomerna 17 och 19 , tvärtom, flyttar från centrum av kärnan till dess periferi [9] .
| Kromosomer | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Main | |||||||||||
| Klassificering | |||||||||||
| Strukturera |
| ||||||||||
| Omstrukturering och kränkningar | |||||||||||
| Kromosomal könsbestämning | |||||||||||
| Metoder | |||||||||||