Методы определения характеристик хромосом. Хромосомы, определяющие пол

Характеристика хромосом в значительной степени относится к области цитогенетики. Хромосомы видны под оптическим микроскопом только на ранних стадиях деления клетки, когда хромосомы сильно конденсированы. Преобладающий метод определения характеристик хромосом известен как кариотипирование и включает в себя фиксацию хромосом in vitro в метафазе, окрашивание и фотографирование хромосом, а также выстраивание их в кариограмму на основе длины каждого набора.

Сам процесс окрашивания известен как «окрашивание по Giemsa» или «окрашивание по G», при котором богатые AT и бедные генами участки хромосом окрашиваются более темным красителем Giemsa. Полосы впоследствии нумеруются, начиная с центромеры хромосомы и заканчивая ее концом, или теломерой. Другим широко используемым методом цитогенетической диагностики является флуоресцентная гибридизация in situ (FISH), при которой флуоресцентные зонды связываются с определенными последовательностями ДНК на хромосомах.

Недавние технологические достижения сделали секвенирование следующего поколения (NGS) (см. массивно-параллельное секвенирование) и картирование генов (см. картирование генов/qtl) одними из самых мощных инструментов для изучения хромосомной биологии. Кариотипирование наиболее полезно для выявления крупных рекомбинантных событий, делеций, дупликаций, слияний и делений, а FISH требует некоторых предварительных знаний о содержании хромосом для разработки зондов.

Секвенирование, напротив, позволяет получить тонкую хромосомную характеристику. Благодаря NGS были опубликованы тысячи человеческих геномов, которые помогают раскрыть широту генетической вариативности человека (см. биологическая вариативность человека, измерение). В то же время в настоящее время завершены или находятся в процессе работы более 20 геномов нечеловеческих приматов. Технологии ДНК-микрочипов и NGS также позволяют лучше охарактеризовать внутривидовые и межвидовые эволюционные отношения и выявить связи между генотипом и фенотипом.

Хромосомы, определяющие пол. Практически все млекопитающие, включая всех приматов, имеют две соматические хромосомы, определяющие пол: X- и Y-хромосомы. Среди млекопитающих типичными парами половых хромосом являются кариотип XX, который приводит к появлению потомства женского пола, и кариотип XY, который приводит к появлению потомства мужского пола. В отличие от Х-хромосомы, Y-хромосома преимущественно нерекомбинантна и кодирует белок половой детерминанты Y, а также Y-связанный белок, специфичный для яичек, оба из которых являются неотъемлемой частью развития мужских половых органов.

У приматов Y-хромосома намного короче и содержит примерно 1/40 часть того же количества генов, что и X-хромосома. Тот факт, что Y-хромосомы передаются только по отцовской линии, а Х-хромосомы имеют ограниченную рекомбинацию у самцов, влияет на скорость и механизм накопления вариантов на этих хромосомах по сравнению с аутосомами. Аномальные кариотипы половых хромосом включают лишние копии Х- или Y-хромосом и приводят к нетипичному развитию половых органов, гормональному дисбалансу и другим симптомам.