Extracto
Antecedentes
aneuploidía cromosómica es una característica definitoria de los carcinomas. Por ejemplo, en el cáncer de colon, una copia adicional del cromosoma 7 se observó no sólo en los primeros pólipos pre-malignas, pero se mantiene fielmente a lo largo de la progresión a metástasis. Estos cambios de número de copias muestran una correlación positiva con los niveles promedio de transcripción de genes residentes. Una línea independiente de la investigación también ha establecido que los cromosomas específicos ocupan una posición 3D bien conservado dentro del núcleo en interfase.
Metodología /Principales conclusiones
Hemos investigado si los cromosomas aneuploides específicos de cáncer asumen una 3D- posición similar a la de sus homólogos endógenos, lo que sugeriría una posible correlación con la actividad transcripcional. El uso de 3D-FISH y microscopía confocal de barrido láser, se muestra que los cromosomas 7, 18, 19 o introducida a través de transferencia cromosómica mediada por microcélulas en la línea de células diploides cáncer de colon DLD-1 parental mantener su posición conservada en el núcleo en interfase.
Conclusiones
Nuestros datos es, por tanto, coherente con el modelo que cada cromosoma tiene un código postal asociado (posiblemente la densidad de genes) que determina su localización nuclear. Si la localización nuclear determina o se determina por la actividad transcripcional de los genes residentes aún no se ha comprobado
Visto:. Sengupta K, Upender MB, Barenboim-L Stapleton, Nguyen QT, Wincovitch SM Sr, Garfield SH, et al. (2007) Introducido artificialmente cromosomas aneuploides asumir una posición conservada en células de cáncer de colon. PLoS ONE 2 (2): E199. doi: 10.1371 /journal.pone.0000199
Editor Académico: Beth Sullivan, la Universidad de Duke, Estados Unidos de América
Recibido: 13 de diciembre de 2006; Aceptado: January 12, 2007; Publicado 7 de febrero de 2007
Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la declaración Creative Commons Public Domain que estipula que, una vez colocado en el dominio público, este trabajo puede ser reproducido libremente, distribuir, transmitirse, modificarse, construida sobre, o de otra forma utilizado por cualquier persona con cualquier objeto lícito
financiación:.. Esta investigación fue apoyada por el programa de investigación intramural del NIH, Instituto Nacional del cáncer
Conflicto de intereses los autores han declarado que no existen intereses en competencia
Introducción
los cromosomas adoptan una posición no aleatoria y conservado en el núcleo en interfase de eucariotas superiores.. Se cree que esta localización se correlaciona con sus densidades de genes. Por ejemplo, el gen rico cromosoma 19 es predominantemente central, mientras que el gen deficiente cromosoma 18 está colocado periféricamente [1]. Tal patrón se conserva durante la evolución, es específica de tejido [2], [3], y también se mantiene cuando estos cromosomas están implicados en translocaciones [1]. Amplios estudios en ratones también muestran disposiciones tipo específico de célula, no aleatoria de cromosomas basados tanto en tamaño densidad de genes y el cromosoma [4]. En conjunto, estos datos sugieren un significado funcional de posicionamiento cromosoma. Sin embargo, ni la base de un acuerdo de este tipo, ni la naturaleza de su relación estructura /función, sin embargo, ha sido revelada. Por lo tanto, queda por determinar cómo la distribución nuclear de cromosomas se correlaciona con su actividad transcripcional.
Las formas no hereditarias de cáncer de colon se definen por un patrón no aleatorio y estrictamente conservada de desequilibrios cromosómicos. Por ejemplo, copias extra del cromosoma 7 se puede observar como la única anomalía genómica en los pólipos de colon [5]. aneuploidías adicionales que resultan en la copia ganancias número de cromosomas y 8q cromosoma armas, 13q y 20, y las pérdidas de 8p, 17p y 18q se adquieren de forma secuencial en etapas posteriores de la progresión del cáncer de colon, y se mantienen fielmente en ambas lesiones metastásicas y líneas celulares derivados de los tumores primarios [5] - [7]. A través de la llegada de las metodologías de perfiles de expresión génica global tales como microarrays, se ha hecho posible identificar las consecuencias de estos aneuploidías cromosómicas notablemente conservados en el transcriptoma cáncer. Varios estudios publicados recientemente demuestran claramente que los desequilibrios genómicos en tumores afectan directamente los niveles de transcripción [8] - [11]
Hemos descrito previamente el establecimiento de un sistema modelo único para el estudio sistemático de las consecuencias de la aneuploidía en el. transcriptoma celular. Este modelo se basa en la introducción de cromosomas específicos en células inmortalizadas cariotípicamente estables o células cancerosas utilizando transferencia cromosoma microcélula mediada. Al igual que en los tumores primarios, un aumento en el número de copias genómico consecuencia un aumento de los niveles promedio de transcripción de genes que residen en los cromosomas aneuploides. Además, se encontró que la desregulación transcripcional inducida por aneuploidía ser ni cromosoma ni tipo específico de célula [12]. Por lo tanto, la aneuploidía no parece apuntar a sólo uno o unos pocos genes en el cromosoma afectada, pero los resultados en una desregulación masiva de una gran parte de los genes transcripcionalmente activos.
En los núcleos en interfase de células normales y tumorales , los dos cromosomas homólogos asumen una posición conservada, en gran medida correlacionada con sus densidades de genes [1], [13]. También se observaron porciones de cromosomas implicados en translocaciones para orientarse de tal manera como para localizar a sus posiciones inherentes [1]. Por eso nos curiosidad por saber si un cromosoma aneuploides introducido artificialmente también era capaz de encontrar una posición en el núcleo que es similar a sus homólogos endógenos. Esta pregunta, mientras intrigante de su propia voluntad, fue particularmente interesante teniendo en cuenta los resultados de nuestro estudio anterior se ha descrito anteriormente [12], lo que implicaba que los cromosomas eran introducidas transcripcionalmente activo. La capacidad del cromosoma introducido a ocupar una ubicación específica 3D indicaría posicionamiento nuclear como requisito previo para el aumento de la aneuploidía inducida en la expresión génica. Alternativamente, la falta de localizar a su espacio nuclear inherente implicaría que el posicionamiento nuclear de cromosomas aneuploides en células de cáncer juega ningún papel en la determinación de su actividad transcripcional.
Con el fin de identificar la posición de los cromosomas aneuploides en núcleos en interfase, se usada 3D-FISH, láser confocal de microscopía de barrido, y las mediciones de distancia en 3D en DLD-1 líneas celulares de sus padres y derivados que llevan copias adicionales de los cromosomas 7, 18 o 19. Desde una perspectiva teleológica, estos experimentos aún más nuestra comprensión de la interacción entre el mantenimiento de arquitectura nuclear y la función del genoma. Esto puede afectar la forma en que actualmente pensamos en el tratamiento de la enfermedad, sobre todo en las células cancerosas aneuploides, en el que tanto el contenido genómico y la expresión génica han sido muy perturbado.
Resultados
mediada por el cromosoma de la transferencia Microcelda los cromosomas 7, 18 y 19
Como se informó anteriormente, una sola copia del cromosoma 7 humano se introdujo con éxito en la línea celular diploide DLD-1, lo que genera la línea celular derivada DLD-1 + 7 (Figura 1A) [12]. La copia adicional de este cromosoma aumentó directa y significativa de los niveles promedio de transcripción de los genes que residen en el cromosoma 7 [12]. Este aumento fue similar después de la introducción de los cromosomas 3 y 13 en DLD-1, y también se observó cuando el cromosoma 3 se introdujo en células epiteliales mamarias normales [12]. El aumento en los niveles de transcripción es por lo tanto independiente del cromosoma introducido e independiente del tipo de célula. Para el propósito de este estudio, se generaron dos líneas celulares adicionales mediante la introducción de cromosomas 18 o 19 en DLD-1 creando así las líneas celulares derivadas DLD-1 + 18 y DLD-1 + 19, respectivamente (Figura 1A). Elegimos estos cromosomas, ya que son de contenido de ADN equivalente (Figura 1B) y porque sus posiciones nucleares son distintos y conservado: los ricos cromosoma gen 19 se coloca hacia el interior del espacio nuclear, mientras que los pobres cromosoma gen 18 está situado hacia el periferia nuclear [1] |
A:. representación esquemática del diseño experimental. DLD-1 (línea celular parental) se sometió a MMCT a líneas de células derivado generados DLD-1 + 7, DLD-1 + 18 y DLD-1 + 19. 3D-FISH se realizó en cada una de las líneas celulares derivados con las combinaciones de sondas indicadas. B: Tabla que muestra las comparaciones de contenido de ADN y la densidad de genes entre cromosomas 7, 18 y 19.
El porcentaje de células en un determinado clon mantener la trisomía para el cromosoma introducido, a pesar de la selección continuada, variaba dependiendo el cromosoma transferido y el número de pasajes. Por lo tanto, las mediciones de posicionamiento cromosoma se limita estrictamente a las células derivadas DLD-1 que fueron trisomía para el cromosoma introducido artificialmente. Mientras clones principios de paso de DLD-1 + 3, DLD-1 + 7 y DLD-1 + 13 tenían un alto porcentaje de células trisómicas y fueron capaces de mantener esta frecuencia hasta 12 pasajes, aproximadamente el 20% de las células en el clones iniciales de DLD-1 + 18 y DLD-1 + 19 eran trisomic cifra que se redujo aún más en pasajes muy tempranas.
3D Medición de distancia del cromosoma territorios
se realizó la primera de dos colores 3D-FISH en morfológicamente preservada parentales DLD-1 núcleos como se indica en la figura 1A. proyecciones de máxima intensidad representativos de pilas de imágenes confocal de cada una de las tres combinaciones de sonda (18 & amp; 19, 7 & Amp; 18 y 7 y amp; 19) se muestran en la Figura 2, los grupos A-C, respectivamente. Con el fin de evaluar objetivamente el cromosoma territorio de posicionamiento (CT) y para permitir una comparación estadística entre la línea celular de sus padres y sus derivados, las reconstrucciones de imágenes 3D se generaron utilizando el software Image-Pro Plus (Figura 3). Ya que queríamos tener en cuenta que no todos los núcleos son completamente esférica, hemos adoptado un esquema de medición 3D similar a la de Tanabe et al. ([3] ver Métodos). La capacidad de obtener estas mediciones requiere la adición de un punto de la periferia del núcleo colineal con el centro geométrico del núcleo y el centro geométrico del territorio cromosoma (Figura 3C).
proyección de intensidad máxima de Representante imagen confocal pilas de DLD-1 núcleos parentales y derivadas. A-C: Parental DLD-1 núcleos. D: DLD-1 + 7 núcleos. E: DLD-1 + 18 núcleos. F: DLD-1 + 19 núcleos. DAPI: contratinción de ADN; CT-7: Cromosoma 7; CT-18: El cromosoma 18; CT-19: Cromosoma 19; Combinar: se ha unido la imagen de los territorios cromosómicos DAPI y
A:. Proyección de intensidad máxima de una pila de imágenes confocal representativa y la zona cromosoma 7 (rojo, naranja Spectrum) y 19 (verde, verde rodamina) de sistema antibloqueo de frenos -1 + 19 B: Una reconstrucción 3D de los territorios y de los cromosomas del núcleo de la imagen se muestra en a (orientación XY). C: Un esquema adoptado para las mediciones de distancia en 3D de los territorios cromosómicos en rojo (R
1 y R
2) y verde (G
1, G
2, y G
3) a partir de el centro geométrico del núcleo (N
c), a la periferia nuclear (N
P). Los puntos de la periferia nuclear (por ejemplo. N
pR
1) son extensiones del centro nuclear a través del centro geométrico del territorio cromosoma. D:. Reconstrucción 3D en B se muestra en la orientación X-Z
Las mediciones de distancias radiales resultantes se trazan para cada territorio cromosoma. Como tal, el origen en 0% representa el centro geométrico del núcleo, mientras que la frontera nuclear se considera 100%. Las mediciones de la CT-18 y CT-19 en DLD-1 núcleos muestran que están posicionados predominantemente a una distancia radial de 70 a 80% (periférica) y 40 a 50% (central), respectivamente (Figura 4A). Esto confirmó las observaciones anteriores sobre el posicionamiento de los cromosomas 18 y 19 en DLD-1 [13], y por lo tanto valida nuestro sistema experimental y procedimientos analíticos. Posteriormente, se realizó un mediciones de distancia en 3D de las empresas, de forma intermedia gen deficiente cromosoma 7 territorios. Nuestros resultados muestran que la CT-7 está situada radialmente en una posición periférica de aproximadamente 70 a 80% desde el centro del núcleo (Figura 4A). Resultados similares se obtuvieron de forma independiente utilizando MIPAV o software Imaris (datos no mostrados)
perfiles de medición distancia radial de los territorios cromosómicos en A:. DLD-1 B: DLD-1 + 7, C: DLD-1 + 18 y D: DLD-1 + 19. Eje X: distancia radial (%); Eje Y: Frecuencia (%); 0 u origen: centro del núcleo; 100%: periferia nuclear; Red: Cromosoma 7; Verde: el cromosoma 19; Azul: Cromosoma 18.
Después de haber determinado las posiciones de los cromosomas 7, 18 y 19 territorios en DLD-1, se analizó la posición de estos territorios cromosómicos en los núcleos de las tres líneas celulares derivadas (Figura 2D -F). En todos los casos de dos colores 3D-FISH se realizó en varias combinaciones de etiquetado. Nuestro análisis de las mediciones de distancia en 3D para los tres territorios cromosoma 7 en LDN-1 + 7 mostró que asumieron una posición periférica en el núcleo a una distancia radial del 70-80%, al igual que en las células parentales (Figura 4B). Una comparación de los valores medios de los perfiles de distancia radial entre DLD-1 y DLD-1 + 7 (73,9 y 73,35, respectivamente) muestra que son casi idénticas con una desviación (Δ
M = -0,55) que no era estadísticamente significativa, como se muestra mediante la prueba de Mann-Whitney-Wilcoxon (p = 0,6811) (Tabla 1; Figura 5)
distribuciones primas de mediciones 3D-distancia.. CT-7 en DLD-1 & amp; DLD-1 + 7, TC-18 en DLD-1 & amp; DLD-1 + 18, TC-19 en DLD-1 & amp; DLD-1 + 19. Eje X: línea celular, Eje Y:. Distancia radial normalizada (%) del cromosoma territorios desde el centro geométrico del núcleo
También se realizaron mediciones de distancia en 3D para el cromosoma 18 en DLD-1 + 18, que revela que los tres cromosomas 18 territorios están posicionados a una distancia radial de 80 a 90% (Figuras 2E y 4C). Los valores de las distancias radiales medianas fueron comparables en los núcleos parentales y derivadas (72.69 y 74.07, respectivamente; Δ
M = 1,38) y se determina que no es significativamente diferente de la prueba de Mann-Whitney-Wilcoxon (p = 0.7820) (Tabla 1, Figura 5)
por último, se determinó la posición nuclear del cromosoma 19, que se encuentra en el centro de los padres células DLD-1.. reconstrucciones en 3D y mediciones de distancia muestran que los tres territorios en el cromosoma 19 DLD-1 + 19 estaban en posición central en el núcleo a una distancia radial del 50-60%, lo que equivale a su posición en la línea celular parental (51.73 y 55.02, respectivamente) (Figuras 2F y 4D). Una vez más, la diferencia de valores de la mediana no fue estadísticamente significativa (Δ
M = 3,29, P = 0,2677) (Tabla 1; Figura 5). Por lo tanto, nuestros estudios muestran que los cromosomas aneuploides introducidas a través de transferencia cromosómica mediada por microcélulas asumen una posición 3D conservada en el núcleo indistinguibles de sus homólogos endógenos.
Como se mencionó anteriormente, hemos realizado hibridaciones de dos colores con dos sondas de cromosoma pintura diferentes en las combinaciones descritas en la Figura 1A. Estábamos por lo tanto, no sólo es capaz de evaluar la posición de los cromosomas, aneuploides introducidas, sino también para consultar si esta aneuploidía tuvo ningún efecto sobre la posición nuclear de otros pares de cromosomas. Sobre la introducción de una copia extra del cromosoma 7, se observó una tendencia a la CT-18 y CT-19 para ser desplazado a una posición más interior (Δ
M = -5,59 y Δ
M = -3,02, respectivamente ). Estos cambios, sin embargo, a pesar de ser mucho mayor que los observados en las otras líneas de células derivadas, no alcanzaron un nivel estadísticamente significativo (P = 0,0523 y P = 0,0688, respectivamente) (Tabla 1). Una explicación posible sería que las mediciones por ciento de distancia para CT-18 y CT-19 en DLD-1 + 7 tenían una distribución bimodal y una relajación de posicionamiento cromosoma. El grado de difusión tal como se calcula utilizando el cuartil rango promedio ponderado-Inter (RIC) fue 23.84 y 21.08 (por CT-18 y CT-19, respectivamente) en comparación con 11.90 para el cromosoma 7 (Figura 4B). La introducción del cromosoma 18 no tuvo ningún efecto sobre la posición de los dos cromosomas 7 territorios, ya que se mantuvo en una posición periférica de 70-80% y como tal, los valores de las distancias radiales mediana no demostraron un cambio significativo en la posición (P = 0,4216) . Sin embargo, los dos cromosomas 19 territorios fueron una vez más desplazado más centralmente con una distancia radial de ~ 40% en comparación con ~55% en los núcleos DLD-1 (Figura 4C). La prueba de Mann-Whitney-Wilcoxon demostró que el Δ
M = -8,19 fue estadísticamente significativa (p = 0,0307). La comparación de los valores de la mediana distancia radial de CT-7 en DLD-1 + 19, sin embargo, sugirieron que la posición de este cromosoma se cambió significativamente (P = 0,0299) hacia la periferia (73,90 y 77,52; Δ
M = + 3,62). Además, el cromosoma 18 territorios se cambiaron de manera significativa a una posición más interna (72.69 y 66.65; Δ
M = -6,04, p = 0,0257)
Discusión
La exploración sistemática de. las consecuencias de aneuploidías cromosómicas en los perfiles de expresión génica ha demostrado que existe una relación directa entre el número de copias y transcripción niveles genómicas [8], [10], [14], [15]. Con el fin de generar un sistema modelo de aneuploidía cromosómica, se utilizó la transferencia de cromosoma microcélula mediada introducir cromosomas específicos en células cariotípicamente estables [12]. Los resultados confirmaron las observaciones anteriores en tumores primarios y líneas celulares de cáncer, mostrando un impacto directo de aneuploidía cromosómica en los niveles de expresión de genes residentes. Esto nos permitió estudiar la relación entre la aneuploidía y la expresión génica independiente de otras anomalías citogenéticas normalmente observados en los genomas del cáncer. Una vez establecido que la generación de trisomías artificiales resultó en un aumento significativo en los niveles promedio de transcripción de los genes de estos cromosomas aneuploides, ahora estábamos curiosidad por saber si asumen una posición conservada en el núcleo en interfase. Esta es una pregunta importante porque no hay evidencia firme de que, cromosomas de mamíferos endógenas nativas ocupan posiciones específicas en 3D, conservadas [3]. Por ejemplo, el gen rico cromosoma 19 se localiza más en el centro, mientras que el gen deficiente cromosoma 18 territorios se colocan más hacia la periferia del núcleo [1]. Por tanto, es razonable suponer una relevancia funcional de esta conservación estructural y, como una extensión de que, una relación entre la arquitectura 3D y la actividad transcripcional. Con el objetivo de determinar si la expresión del gen aumento se correlaciona con la colocación del cromosoma se introduce en su espacio nuclear conservada (por ejemplo, interior para el cromosoma 19, y periférico para el cromosoma 18), se realizó 3D-FISH en tres líneas celulares derivadas trisómicas para los cromosomas 7, 18 o 19. la línea celular deficiente en el cáncer de colon desajuste de reparación del ADN DLD-1 se utilizó como la línea de célula receptora. Esta línea celular, al igual que otras personas con inestabilidad de microsatélites, es estable y cariotipos diploides. Esto es ventajoso porque la posición de los cromosomas introducidas se puede evaluar sin posibles efectos de confusión de otras aberraciones cromosómicas. Aquí mostramos que un cromosoma aneuploides introducido artificialmente asume una posición no aleatoria y conservado en 3D en el núcleo en interfase que es equivalente a la localización de sus otros dos homólogos endógenos.
Posicionamiento del cromosoma 7, 18 y 19 territorios
Nuestro análisis del cromosoma territorios en LDN-1 mostró que la CT-18 y CT-19 eran predominantemente periférica y central, respectivamente, lo cual corrobora las observaciones anteriores en esta línea celular [13]. Es de destacar que, Cremer et al. informaron una menor diferencia en la distancia media radial entre CT-18 y CT-19 en DLD-1 núcleos (~ 7,9%) y otros núcleos tumorales, mientras que nuestro análisis mostró ~18.4% de diferencia entre las medias de las mediciones de distancias radiales del CT -18 y CT-19. Sin embargo, ambos estudios establecen claramente que el cromosoma 19 se sitúa más hacia el interior del núcleo en comparación con el cromosoma 18. También se muestra que el gen deficiente cromosoma 7 es predominantemente periférica en DLD-1, más el apoyo a un patrón de posicionamiento de cromosomas basados en la densidad de genes ambos núcleos normales y tumorales (Figura 4A) [13], [16].
el objetivo principal de este estudio fue evaluar el posicionamiento relativo del cromosoma trisómico introducido artificialmente en comparación con sus homólogos endógenos en los tres las líneas celulares derivadas. Nos quedamos, sin embargo, incapaz de producir una señal robusta con una sonda de FISH neomicina que inequívocamente denotar el cromosoma introducido, que está marcado con este marcador seleccionable (datos no mostrados). Este fue, sin embargo, no es un impedimento importante ya que nuestro análisis estadístico no reveló diferencias significativas entre la localización de cualquiera de las tres copias del cromosoma. Por ejemplo, todos del cromosoma 7 territorios en DLD-1 + 7 asumen una posición relativamente periférica en el núcleo (Figura 4B). Se obtuvo un resultado similar para los territorios 18 (periféricos) y 19 cromosomas (central) en el núcleo de sus respectivas líneas celulares trisomic (Figura 4, los grupos C y D). Por lo tanto, parece que hay un mecanismo mediante el cual los cromosomas trisómicas introducidas artificialmente localizar a su innata conservado 3D posición nuclear.
A todavía inexplicable hallazgo fue el cambio estadísticamente significativo, pero sutil en la posición media del cromosoma 19 en el DLD-1 células + 18 (Tabla 1). Además la distancia radial media entre la TC-18 y TC-19 se incrementó de 18.4% a 22.69% en estos núcleos. Uno podría imaginar que los cromosomas adicionales que ocupan posiciones periféricas tales como los cromosomas 7 y 18 podrían causar el cromosoma 19 para asumir una posición más central. Argumentar en contra de este razonamiento es el hecho de que el desplazamiento de CT-19 en las células DLD-1 + 7 no fue significativa (Tabla 1). Además, en DLD-1 + 19, CT-7 se desplaza a una posición más periférica mientras CT-18 se desplaza a una posición significativamente más interna, resultando en una menor diferencia en las distancias medias entre CT-18 y CT-19 ( ~11.37%). Por lo tanto, mientras que es relativamente fácil de entender que la adición de territorios cromosoma extra en un espacio limitado físicamente tales como el núcleo tendría el potencial para inducir cambios en el posicionamiento de los otros cromosomas, lo que determina la direccionalidad de que el cambio no es auto -evidente. Será interesante comprobar cómo estos efectos se agravan en las células cancerosas contienen frecuentemente aneuploides que mucho más que la aberración numérica como en nuestro modelo de sistema. Esto posiblemente puede ser un factor adicional para explicar la enorme complejidad de la desregulación de genes en el transcriptoma del cáncer.
También observó una distribución bimodal del cromosoma territorios, sobre todo en las líneas celulares derivadas (Fig. 4A). Por ejemplo, en una población de DLD-1 núcleos (~6-8%), CT-18 ocupado una posición más interna que se refleja en un pico a una distancia radial de ~ 50% desde el centro del núcleo. Un análisis cuidadoso de los datos en bruto no indicó que esta bimodalidad era un reflejo de un territorio de cromosomas en cada núcleo se comporta de manera diferente (por ejemplo, el cromosoma introducido), sino más bien que en algunas células de los tres territorios eran más relativo central o periférico a la media . Mientras que la posición relativa del cromosoma 18 y 19 territorios se conserva en una amplia gama de tipos de células, el grado de esta conservación puede variar. Por ejemplo, algunos núcleos tumorales también mostraron una disminución en el patrón de distribución radial normal de CT-18 y CT-19 en comparación con las células normales. Esto es particularmente evidente para los núcleos de la línea celular de cáncer de colon SW480 aneuploides, donde CT-18 y 19 están posicionados más cerca [13], lo que sugiere que la aneuploidía o adicionales ganancias cromosómicas podrían influir en la distribución radial basada densidad de genes de los cromosomas.
Un mecanismo especulativo de posicionamiento cromosoma
en la actualidad se establecieron claramente que el posicionamiento de los territorios cromosómicos en el espacio 3D de la interfase núcleo no es al azar. Esta distribución se conserva a través de diferentes tejidos, tanto normales como malignas, así como a través de especies evolutivamente divergentes [2], [3]. Los experimentos realizados en este estudio demuestran que ahora esta localización nuclear no aleatoria y conservada se extiende también a introducido artificialmente, cromosomas aneuploides. Por lo tanto, un alto grado de conservación tales presta a la idea de que debe haber alguna implicación biológica para la colocación de cromosoma territorios. Pero, ¿cómo está la reorganización funcional del núcleo formado sobre la reforma del núcleo después de la mitosis? ¿Puede tal fenómeno se explica de manera mecánica
Para reiterar los hechos:? Cromosomas con una relativamente alta densidad de genes ocupar una posición más central, mientras que los cromosomas genes pobres tienden a ser localizados más cerca de la periferia nuclear [1]. También es cierto que los genes rica cromosomas tienen un mayor contenido de G-C. Esto puede reflejar en parte la presencia de islas CpG en los promotores de genes, así como la preponderancia de G-C ricos elementos repetitivos tales como las secuencias Alu que son coincidentes con las regiones codificantes del genoma. En los fibroblastos, por ejemplo, se encontró una tinción mejorada de secuencias Alu en el interior nuclear [17]. Por el contrario, la periferia nuclear se enriquece para la heterocromatina, que tiene una tendencia a ser más A-T ricos. Es bien sabido que las laminas nucleares son críticos para la reforma del núcleo después de la mitosis. Las laminas también se han demostrado para interactuar a través de secuencias específicas en su dominio de la cola con la cromatina y, en particular, con dos de los H2A núcleo histonas H2B y [18], [19]. Un aumento de la presencia de las histonas metiladas, tales como tri-H3K27, se ha observado cerca de la periferia nuclear [20]. Por lo tanto, las laminas y las variaciones en la composición y /o modificaciones de nucleosomas pueden desempeñar un papel en la colocación no aleatoria de ciertos cromosomas territorios cerca de la membrana nuclear.
¿Qué factores posibles que podría ser responsable de establecer las características anteriores notables de la arquitectura nuclear, en particular con respecto a la colocación de los territorios de cromosomas individuales? Tal vez el modelo más intuitiva es uno en el que cada cromosoma se identifica por un único "zip-code" que determina donde se ubicará en el núcleo. Un tal marca distintiva podría ser las secuencias únicas que se encuentran en la región centromérica o pericentromeric de cada homólogo. Esta hipótesis podría ser probado experimentalmente moviendo estas secuencias de un cromosoma a otro. Afortunadamente, estos eventos se producen de forma natural a través de translocaciones cromosómicas. Por ejemplo, la línea celular de cáncer SW620 contiene una (18) t der (17; 18) en el que el material a partir del cromosoma de genes ricos en 17 se ha translocado al centrómero del cromosoma que contiene el gen de pobre 18. A pesar de que contiene el centrómero del cromosoma 18, este cromosoma derivado ocupa una localización radial similar a la de cromosomas normales 17 [13]. Por lo tanto, este estudio sugiere que los cromosomas centrómeros específicos no son el principal determinante del posicionamiento de cromosomas y los puntos más hacia el material contenido en los cromosomas de armas
.
Una alternativa a una secuencia de "CP"-centrómero específica sería uno en el que una característica bastante general de cada cromosoma es responsable de su puesta en, o excluirla de determinadas regiones nucleares. En un modelo de este tipo se hace imperativo para explicar cómo las características tales como la densidad de genes, la composición de nucleótidos (G-C frente al contenido de A-T), el ADN y las modificaciones de histonas o actividad transcripcional son detectados por el núcleo re-formando y se utilizan para establecer el posicionamiento. Como cada una de estas características está presente en un grado diferente en cada cromosoma, el posicionamiento de los territorios se vuelve más probabilístico que definitivo. Esto es consistente con nuestras observaciones experimentales (Figura 4).
A modo de ejemplo, se propone el siguiente escenario como un posible mecanismo para establecer la arquitectura nuclear interfase. La no transcritas, las regiones pobres en genes del genoma tienden a ser más heterocromatínico, que es predominantemente rica A-T. La heterocromatina se establece a través de una combinación de modificaciones del ADN y las histonas que se sabe que se correlacionan con la inactividad de la transcripción. Por lo tanto, un número absoluto mayor o concentración de nucleosomas modificados, por ejemplo tri-H3K27, pueden hacer que sea más probable para un cromosoma gen-pobre para ser atrapado por las laminas unidos al interior de la membrana nuclear de reformado. Entonces se podría postular que, por defecto, unsnared G-C rica, rica de genes, cromosomas transcripcionalmente activas tendría una tendencia a ser excluido de la periferia nuclear y por lo tanto se resuelven a ocupar una posición más central nuclear. En este sistema de auto-organización, la localización de secuencias ricas en genes en el centro del núcleo no es tanto la fuerza motriz, sino más bien el resultado final de la reforma nuclear después de la mitosis. Otros han presentado un modelo de auto-organización en la que la actividad transcripcional del genoma colectivo se ha propuesto para dictar la arquitectura nuclear basada en las propiedades físicas de la cromatina y polimerasas que interactúan [21]. Dado que es probable que hay muy poca transcripción en curso en los cromosomas mitóticamente condensados, nos planteamos que no es transcripción activa per se que determina la arquitectura sobre la reforma nuclear, sino más bien las marcas de regiones transcripcionalmente activas o inactivas anteriores, tales como el ADN y modificaciones de las histonas.
Gene cromosomas ricos también se transcriben de manera más activa. análisis de todo el genoma de los perfiles de expresión de ARNm del genoma humano muestra que las regiones densas de genes se correlacionan fuertemente con las regiones de aumento de la expresión génica (crestas) [22], [23]. Esto requeriría enriquecimiento o un gradiente de concentración creciente de factores de transcripción o fábricas hacia el centro nuclear donde hay más actividad transcripcional. Sería interesante determinar si tales gradientes realmente existen en el núcleo. Si hay un gradiente, es que la razón de la distribución no aleatoria de los cromosomas o está establecida en respuesta a una arquitectura de tales nuclear? Si no existe un gradiente, es la concentración uniforme de factores de transcripción que limitan en el gen de áreas densas del núcleo con alta actividad transcripcional? Son los factores en el interior nuclear más comprometidos que los transcripcionalmente hacia la periferia? ¿La concentración más alta de la heterocromatina en la periferia nuclear no sólo restringe la accesibilidad de los factores de transcripción de la cromatina, sino que también impiden su capacidad para atravesar el interior de los territorios cromosómicos?