Krooninen sairaus

tiivistelmä

Background

Kromosomi aneuploidia- on piirre syöpäkasvainten. Esimerkiksi paksusuolen syöpä, lisäkappaletta kromosomi 7 ei ole vain havaittu varhaisen premaligneja polyypit, mutta ei uskollisesti säilyy koko etenemiseen etäpesäkkeitä. Nämä kopioluvun muutoksia positiivisesti korrelaatio keskimääräinen transkriptipitoisuuksissa kotimaisten geenejä. Riippumaton linja tutkimus on myös osoittanut, että tietty kromosomien vievät hyvin säilyneitä 3D asema interphase tumassa.

Menetelmät /Principal Havainnot

, tutkimme syöpäspesifisessä aneuploidi kromosomien olettaa 3D- samankaltaisessa tilanteessa sen endogeenisen homologien, mikä viittaisi mahdolliseen korrelaatio transkriptioaktiivisuuden. 3D-FISH ja CLSM, osoitamme, että kromosomit 7, 18 tai 19 kulkeutui mikrosolun välittämän kromosomin siirtämistä vanhempien diploidi koolonisyöpäsolulinja DLD-1 säilyttävät säilytetyn asemansa interphase tumassa.

Johtopäätökset

data vastaa näin ollen malli, kukin kromosomi on siihen liittyvä postinumeron (mahdollisesti geeni tiheys), joka määrittää sen tumaanohjaussignaali. Onko ydinvoiman lokalisointi määrittää tai määräytyy transkriptionaalista aktiivisuutta asukas geenien on vielä selvitettävä.

Citation: Sengupta K, Upender MB, Barenboim-Stapleton L, Nguyen QT, Wincovitch SM Sr, Garfield SH, et ai. (2007) keinotekoisesti aneuploidi kromosomit Oletetaan Konservoitavia Sijoitus koolonkarsinoomasoluissa. PLoS ONE 2 (2): e199. doi: 10,1371 /journal.pone.0000199

Academic Editor: Beth Sullivan, Duke University, Yhdysvallat

vastaanotettu: 13 joulukuu 2006; Hyväksytty: 12 tammikuu 2007; Julkaistu: 07 helmikuu 2007

Tämä on avoin-yhteys artikkeli jaettu ehdoilla Creative Commons Public Domain ilmoitus, jonka mukaan, kun se on saatettu julkisia, tämä työ saa vapaasti kopioida, levittää, lähetetään, modifioitu, rakennettu, tai muuten käyttää kuka tahansa laillista tarkoitusta.

Rahoitus: Tämä tutkimus tukee sisäiset tutkimusohjelman NIH, National Cancer Institute.

Kilpailevat edut : kirjoittajat ovat ilmoittaneet, etteivät ole kilpailevia intressejä ole.

Johdanto

Kromosomit oletetaan ei-satunnainen ja säilytetty asema interphase tumassa korkeampien eukaryoottien. Uskotaan, että tämä lokalisointi korreloi niiden geenin tiheydet. Esimerkiksi geeni rikas kromosomi 19 on pääasiassa keskeinen, kun taas geeni huono kromosomi 18 on perifeerisesti sijoitettu [1]. Tällainen malli on konservoitunut evoluution aikana, on kudosspesifinen [2], [3], ja pidetään yllä myös silloin, kun nämä kromosomit ovat mukana translokaatiot [1]. Laajat hiirillä osoittavat myös solutyyppispesifisiä, ei-satunnainen kromosomin järjestelyt perustuvat sekä geenin tiheyteen ja kromosomi koko [4]. Yhdessä nämä tiedot viittaavat siihen, toiminnallinen merkitys kromosomin paikannus. Ei kuitenkaan perusta tällainen järjestely, eikä luonnetta sen rakenne /toiminta suhde, ei ole vielä paljastettu. Näin ollen jää ratkaistavaksi, miten ydin- jakelu kromosomien korreloi niiden transkriptionaalista aktiivisuutta.

Ei-perinnöllinen muotoja paksusuolisyövän määritellään ei-satunnainen ja ehdottoman konservoitunut malli kromosomaalisten epätasapainoa. Esimerkiksi ylimääräisiä kopioita kromosomi 7 voidaan havaita ainoana genomista vamman paksusuolen polyypit [5]. Muita aneuploidioiden jotka johtavat kopiomäärä voittoja kromosomien ja kromosomi käsivarret 8q, 13q ja 20, sekä tappiot 8p, 17p, ja 18q peräkkäin hankitaan myöhemmässä vaiheessa paksusuolen syövän etenemisessä, ja uskollisesti ylläpidetään sekä etäpesäkeleesioita ja solulinjat peräisin primaaristen kasvainten [5] – [7]. Kautta kynnyksellä globaalin geeniekspressioprofilointi menetelmiä, kuten mikrosiruja, on tullut mahdolliseksi tunnistaa seurauksia näillä huomattavan konservoituneita kromosomi aneuploidioiden on syöpä transcriptome. Useat äskettäin julkaistut tutkimukset osoittavat selvästi, että genomista epätasapaino kasvaimissa vaikuttavat suoraan transkriptipitoisuuksissa [8] – [11].

Olemme aiemmin kuvattu perustaminen ainutlaatuinen malli järjestelmä järjestelmällisesti tutkitaan seurauksia aneuploidia- annetun cellular transcriptome. Tämä malli perustuu käyttöön erityisiä kromosomien osaksi karyotypically vakaa kuolemattomien solujen tai syöpäsolujen käyttäen mikrosolun välittämän kromosomin siirto. Kuten ensisijainen kasvaimia, kasvu genomista kopiomäärän lisännyt keskimäärin transkriptipitoisuuksissa geenien oleskelevien aneuploidi kromosomeja. Lisäksi aneuploidiaa aiheuttaman transkription sääntelyn havaittiin olevan ei-kromosomi tai solutyyppispesifistä [12]. Siten aneuploidiaa ei näytä kohdistaa vain yksi tai muutama geenit haavoittuvuuden kromosomissa, mutta tuloksena on massiivinen vapauttamisen suuren osan transkriptionaalisesti aktiivisen geenejä.

interphase ytimet normaalien ja tuumorisolujen , kaksi homologista kromosomia olettaa säilynyt asema, pitkälti korreloi niiden geeni tiheydet [1], [13]. Osia kromosomeista mukana translokaatiot havaittiin myös suunnata itsensä siten, paikallistaa niiden luontainen asemissa [1]. Olimme siis uteliaita, onko keinotekoisesti aneuploidi kromosomi kykeni myös löytää aseman tumaan, joka on samanlainen kuin sen Endogeenisen homologit. Tämä kysymys, kun taas kiehtova itsestään, oli erityisen mielenkiintoinen ottaen huomioon tulokset edellisessä tutkimuksessa edellä on kuvattu [12], mikä merkitsi sitä, että käyttöön kromosomit olivat kopiointia aktiivisia. Kyky käyttöön kromosomin miehittää tiettyyn 3D sijainti osoittaisi ydinvoiman paikannus edellytyksenä aneuploidia- aiheuttama kasvu geenien ilmentyminen. Vaihtoehtoisesti jättäminen paikallistaa niiden luontainen ydinvoiman tilaa merkitsisi, että ydinaseiden sijoittaminen aneuploidi kromosomien syöpäsoluissa ole mitään merkitystä määrittäessään transkriptionaalista aktiivisuutta.

Jotta voitaisiin tunnistaa aseman aneuploidi kromosomien interfaasivaiheessa ytimet, me käytetyt 3D-FISH, CLSM, ja 3D etäisyyden mittaukset DLD-1 vanhempien ja johdannaisten solulinjojen kuljettavat ylimääräisiä kopioita kromosomit 7, 18 tai 19 teleologisesta näkökulmasta, nämä kokeet edelleen ymmärrystämme vuorovaikutusta ylläpito ydin- arkkitehtuuri ja genomin toiminto. Tämä voi vaikuttaa, miten me nyt ajatella sairauden hoitoon, erityisesti aneuploidi syöpäsoluja, jossa sekä genomista sisältöä ja geenien ilmentyminen on suuresti levoton.

Tulokset

Mikrosolu välittämää kromosomin siirtoa kromosomit 7, 18 ja 19

Kuten aikaisemmin ilmoitettiin, yksi kopio ihmisen kromosomi 7 tuotiin onnistuneesti diploidisolupopu- linja DLD-1, mikä kasvattaisi johdannainen solulinjaa DLD-1 + 7 (kuvio 1A) [12]. Ylimääräinen kopio tästä kromosomi suoraan ja huomattavasti keskimääräistä transkriptipitoisuuksissa geenien oleskelevien kromosomi 7 [12]. Tämä nousu oli samanlainen vietäessä Kromosomit 3 ja 13 otetaan DLD-1, ja havaittiin myös, kun kromosomi 3 tuotiin normaali nisäepiteelisoluissa [12]. Kasvu transkriptitasot on siis riippumaton käyttöön kromosomi- ja riippumaton solutyypin. Varten Tässä tutkimuksessa tuotetaan kaksi solulinjoista viemällä Kromosomit 18 tai 19 kielelle DLD-1 siten luoda johdannaisten solulinjojen DLD-1 + 18 ja DLD-1 + 19, vastaavasti (kuvio 1A). Valitsimme nämä kromosomit, koska ne ovat yhtä DNA-pitoisuuden (kuvio 1 B) ja koska niiden ydinvoiman kannat ovat erillisiä ja niitä ylläpidetään: geeni rikas kromosomi 19 on sijoitettu sisustaa kohti ydinvoiman tilaa, kun taas geeni huono Kromosomi 18 sijaitsee kohti ydinaseiden reuna [1].

V: Kaavamainen esitys koesuunnitelmasta. DLD-1 (emosolulinjassa) suoritettiin MMCT että syntyy johdannaisten solulinjojen DLD-1 + 7, DLD-1 + 18 ja DLD-1 + 19. 3D-FISH suoritettiin kullekin johdannaisten solulinjojen koettimen kanssa, joka esitetään. B: Taulukko osoittaa vertailuja DNA sisällön ja geeni tiheys on kromosomi 7, 18 ja 19.

solujen prosenttiosuus tietyn kloonin säilyttäminen trisomia varten käyttöön kromosomi, huolimatta jatkuvasta valinta, vaihteli riippuen kromosomi siirretään ja kanavien määrällä. Siten kromosomi paikannus mittaukset puhtaasti DLD-1 peräisin olevat solut, jotka oli trisomiseksi varten keinotekoisesti kromosomi. Vaikka varhainen kulkua klooneja DLD-1 + 3, DLD-1 + 7 ja DLD-1 + 13 oli suuri osuus trisomiseksi solujen ja pystyivät säilyttämään tämä taajuus jopa 12 kohtia, noin 20% soluista alustava klooneja DLD-1 + 18 ja DLD-1 + 19 oli trisomiseksi ja tämä pienentää edelleen hyvin varhaisessa kohtia.

3D Etäisyysmittaus kromosomista alueiden

kantaesityksensä kaksivärinen 3D-FISH on morfologisesti säilynyt vanhempien DLD-1 ytimien esitetyllä kuviossa 1A. Edustavia enimmäisvoimakkuus ennusteet konfokaali kuvapinot kustakin kolmesta koetin yhdistelmät (18 19, 7 18 ja 7 19) on esitetty kuviossa 2, paneelit A-C, vastaavasti. Jotta objektiivisesti arvioida kromosomin alueella (CT) paikannus ja jotta tilastollinen vertailu emosolulinjassa ja sen johdannaiset, 3D-kuva rekonstruktiot luotiin käyttäen ohjelmistoa Image-Pro Plus (kuva 3). Koska halusimme ottaa huomioon, että kaikki ytimet ovat täysin pallomaisia, hyväksyimme 3D mittauskaaviota samanlainen kuin Tanabe et al. ([3] katso menetelmät). Kyky saada näitä mittauksia tarvita lisäämällä pisteen kehällä tuman samalla suoralla geometrinen keskipiste tumaan ja geometrinen keskipiste kromosomin alueen (kuvio 3C).

edustaja enimmäisvoimakkuus projektio konfokaali kuvapinot alkaen DLD-1 vanhempien ja johdettu ytimet. A-C: Vanhempien DLD-1 ytimiä. D: DLD-1 + 7 ytimiä. E: DLD-1 + 18 ytimiä. F: DLD-1 + 19 ytimiä. DAPI: DNA vastavärinä; CT-7: Kromosomi 7; CT-18: Kromosomi 18; CT-19: Kromosomi 19; Yhdistä: yhdistettiin kuva DAPI ja kromosomin alueille.

V: maksimi-intensiteetin projektio edustavan konfokaali kuva pino kromosomi alueisiin 7 (punainen, Spectrum oranssi) ja 19 (Green, Rhodamine Green) alkaen DLD -1 + 19 B: 3D jälleenrakentamiseen tumaan ja kromosomi alueista esitetyn kuvan A (XY suunta). C: Järjestelmä, hyväksyttiin 3D Etäisyysmittausten kromosomin alueiden Red (R

1 ja R

2) ja vihreä (G

1, G

2, ja G

3) geometrinen keskipiste nucleus (N

c), ydinalan reuna (N

P). Kohtia ydinaseiden reuna (esim. N

Jos Pr

1) ovat laajennuksia ydinkeskustan läpi geometrisen keskipisteen kromosomin alueen. D: 3D jälleenrakentamiseen B esitetään X-Z suunnassa.

Tuloksena radiaalisen etäisyyden mittauksen piirrettiin jokaiselle kromosomi alueella. Sinänsä alkuperä 0% edustaa geometrisen keskustan ydin, kun taas ydinvoiman rajaa pidetään 100%. Mittaukset CT-18 ja CT-19 DLD-1 ytimet osoittaa, että ne on sijoitettu pääasiassa säteittäisellä etäisyydellä 70-80% (-laite) ja 40-50% (keskus), vastaavasti (kuvio 4A). Tämä vahvisti aikaisemmat havainnot sijoittumisesta kromosomit 18 ja 19 DLD-1 [13], ja siten validoitu meidän kokeellinen järjestelmä ja analyysimenetelmissä. Olemme ryhtyneet harjoittamaan 3D etäisyys mittaukset välillisesti kokoinen, geeni huono Kromosomi 7 alueisiin. Tuloksemme osoittavat, että CT-7 säteen suunnassa sijaitsee reuna-asennossa noin 70-80% päässä ytimen (kuvio 4A). Samanlaisia ​​tuloksia itsenäisesti on saatu käyttämällä joko MIPAV tai Imaris ohjelmiston (tuloksia ei ole esitetty).

Radial etäisyyden mittaus profiilit kromosomin alueiden A: DLD-1 B: DLD-1 + 7, C: DLD-1 + 18 ja D: DLD-1 + 19. X-akseli: Radial Etäisyys (%); Y-akseli: Taajuus (%); 0 tai alkuperä: keskellä ydin; 100%: ydinaseiden reuna; Red: Kromosomi 7; Vihreä: Kromosomi 19; Sininen: Kromosomi 18.

Todettuaan kannat kromosomit 7, 18 ja 19 alueiden DLD-1, olemme analysoineet asema näiden kromosomin alueiden ytimet kolmesta solulinjat (kuvio 2D -F). Kaikissa tapauksissa dual-väri 3D-FISH suoritettiin eri merkinnöissä yhdistelmiä. Analyysimme 3D etäisyyden mittauksen kolmen kromosomi 7 alueiden DLD-1 + 7 osoitti, että he olettivat reuna asema tumassa säteittäisellä etäisyydellä 70-80%, aivan kuten vuonna emosoluista (kuva 4B). Vertailu mediaaniarvot säteittäinen etäisyys profiilien välillä DLD-1 ja DLD-1 + 7 (73,9 ja 73,35, vastaavasti) osoittaa, että ne ovat lähes identtiset poikkeaman (Δ

M = -0,55), joka ei ollut tilastollisesti merkitsevä mikä näkyy Mann-Whitney-Wilcoxonin testi (P ​​= 0,6811) (taulukko 1, kuvio 5).

Raaka jakaumia 3D-etäisyyttä. CT-7 DLD-1 DLD-1 + 7, CT-18 DLD-1 DLD-1 + 18, CT-19 DLD-1 DLD-1 + 19. X-akseli: solulinja, Y-akseli: Normalisoitu säteittäinen etäisyys (%) kromosomin alueista, geometrisen keskipisteen ydin.

3D etäisyyden mittaukset suoritettiin myös kromosomi 18 DLD-1 + 18, paljastaen että kolme kromosomi 18 alueet on sijoitettu säteittäisetäisyydellä 80-90% (kuviot 2E ja 4C). Mediaani radiaalisen etäisyyden arvot olivat vertailukelpoisia vanhempien ja johdettu ytimet (72.69 ja 74.07, vastaavasti; Δ

M = 1,38) ja määritettiin ei olla merkittävästi erilainen, joita Mann-Whitney-Wilcoxonin testi (P ​​= 0,7820) (taulukko 1, kuva 5).

Lopuksi määritimme ydinvoiman asemaa kromosomi 19, joka sijaitsee keskeisellä paikalla vanhempien DLD-1-soluissa. 3D rekonstruktiot ja etäisyyden mittaukset osoittavat, että kolme Kromosomi 19 alueet DLD-1 + 19 oli sijoitettu keskelle tumassa säteittäisellä etäisyydellä 50-60%, mikä vastaa niiden asemaa emosolulinjassa (51.73 ja 55.02, vastaavasti) (kuviot 2F ja 4D). Jälleen ero mediaaniarvot ei ollut tilastollisesti merkitsevä (Δ

M = 3,29, P = 0,2677) (taulukko 1, kuvio 5). Tutkimuksemme osoittavat siis, että aneuploidi kromosomit kulkeutuu mikrosolun-välitteisen kromosomiin siirtoa olettaa konservoituneen 3D aseman tumassa erottaa niiden endogeenisen homologeja.

Kuten edellä on mainittu, suoritimme kahden värin hybridisaatiot kahdella eri kromosomi maalaus koettimia yhdistelmissä kuvattu kuviossa 1A. Olimme siis paitsi osaa arvioida asemaa käyttöön aneuploidi kromosomeissa, mutta myös kysellä, onko tämä aneuploidia- ollut mitään vaikutusta ydinvoiman asemaa muiden kromosomiparia. Vietäessä ylimääräinen kopio kromosomi 7, havaitsimme taipumus CT-18 ja CT-19 on siirtynyt enemmän vaunun sisäpuolella (Δ

M = -5,59 ja Δ

M = -3,02, vastaavasti ). Nämä muutokset kuitenkin huolimatta paljon suurempia kuin nähdä muiden johdettujen solulinjojen, ei yltänyt tilastollisesti merkittävää (P = 0,0523 ja p = 0,0688, vastaavasti) (taulukko 1). Yksi mahdollinen selitys voisi olla, että prosentin etäisyysmääritykset CT-18 ja CT-19 DLD-1 + 7 oli bimodaalis- ja rentoutumisen kromosomin paikannus. Aste levitä laskettu käyttäen painotettua keskimääräistä-Inter Neljännesraportti Range (IQR) oli 23,84 ja 21,08 (CT-18 ja CT-19, tässä järjestyksessä) verrattuna 11,90 varten kromosomi 7 (kuva 4B). Käyttöönotto kromosomista 18 ei ollut vaikutusta asemaan kahden kromosomi 7 alueet, koska ne pysyivät reuna-asemaan 70-80% ja sellaisena mediaani radiaalisen etäisyyden arvot eivät osoittaneet merkittävää muutosta (P = 0,4216) . Kuitenkin kaksi Kromosomi 19 alueet olivat jälleen siirtynyt enemmän keskitetysti säteittäisetäisyydellä on -40% verrattuna noin 55%: in DLD-1 ytimet (kuva 4C). Mann-Whitney-Wilcoxonin testi osoitti, että Δ

M = -8,19 oli tilastollisesti merkitsevä (P = 0,0307). Vertailu mediaani radiaalisen etäisyyden arvot CT-7 DLD-1 + 19, mutta ehdotti, että asema tämän kromosomi oli merkittävästi muuttunut (P = 0,0299) kehää kohti (73.90 ja 77.52; Δ

M = + 3.62). Lisäksi Kromosomi 18 alueet olivat merkittävästi siirrytty sisäiseen paikkaan (72,69 ja 66,65; Δ

M = -6,04, p = 0,0257).

Keskustelu

systemaattinen tutkiminen seuraukset kromosomaalisen aneuploidioiden geenien ilmentymisen profiilit ovat osoittaneet, että välillä kiinteä genomista kopiomäärä ja transkriptipitoisuuksissa [8], [10], [14], [15]. Jotta luoda mallin järjestelmä kromosomi aneuploidian, käytimme mikrosolun välittämää kromosomin siirtää ottaa käyttöön erityinen kromosomien osaksi karyotypically vakaa soluihin [12]. Tulokset vahvistivat aikaisempien havaintojen ensisijainen kasvaimia ja syövän solulinjoissa, osoittaa suora vaikutus Kromosomi aneuploidia asukaslähtöisyyttä geeniekspressiotasot. Tämä antoi meille mahdollisuuden tutkia suhdetta aneuploidian ja geenin ilmentyminen riippumaton muista sytogeneettinen poikkeavuudet yleensä todetaan syöpä genomeja. Todettuaan, että sukupolven keinotekoinen trisomioissa johti merkittävään kasvuun keskimäärin transkriptipitoisuuksissa geenien seuraavilla aneuploidi kromosomeissa, olimme nyt uteliaita siitä he olettavat konservoituneen asema interphase tumassa. Tämä on tärkeä kysymys, koska on vahva näyttö siitä, että natiivi, endogeeninen nisäkkäiden kromosomeja miehittää erityinen, säilyneitä 3D kannat [3]. Esimerkiksi geeni rikas kromosomi 19 on lokalisoitu enemmän keskitetysti, kun taas geeni huono Kromosomi 18 alueet on sijoitettu enemmän kehää kohti ydin [1]. Siksi on järkevää otaksua toiminnallista merkitystä tämän rakenteellisen säilyttäminen ja jatkeena, että suhde 3D arkkitehtuurin ja transkriptionaalisen aktiivisuuden. Kun tavoitteena selvittää, onko lisääntynyt geeniekspression korreloi sijoittaminen esitteli kromosomin osaksi konservoitunutta ydin- tilaa (esim sisustuksen Kromosomi 19, ja reuna varten Kromosomi 18), suoritimme 3D-FISH kolmella solulinjat trisomiseksi varten kromosomit 7, 18 tai 19 DNA-yhteensopimattomuuden korjausjärjestelmä puutteellinen koolonisyöpäsolulinja DLD-1 käytettiin vastaanottaja solulinja. Tämä solulinja, kuten myös toiset microsatellite epävakaus, on karyotypically vakaa ja diploidinen. Tämä on edullista, koska asema käyttöön kromosomeja voidaan arvioida ilman mahdollisia vaikuttavat sekoittavat muista kromosomipoikkeavuuksia. Kirjoittajat raportoivat, että keinotekoisesti aneuploidi kromosomi olettaa ei-satunnainen ja säilytetty 3D asema interphase ydin, joka vastaa lokalisoinnin sen kahden muun endogeenisen homologit.

Paikannus kromosomi 7, 18 ja 19 alueille

analyysi kromosomin alueiden DLD-1 osoitti, että CT-18 ja CT-19 oli pääasiassa perifeerinen ja keskeinen vastaavasti siten vahvistavia aikaisempien havaintojen tässä solulinjassa [13]. Huomattavaa on, että Cremer ym. raportoitu pienempi ero keskimääräisessä radial etäisyys CT-18 ja CT-19 DLD-1 ytimet (~7.9%) ja muissa elimissä ytimet, kun taas meidän analyysi osoitti ~18.4% ero keinot radiaalisen etäisyyden mittaukset CT -18 ja CT-19. Kuitenkin molemmat tutkimukset selvästi, että kromosomi 19 on sijoitettu enemmän sisäosiin tuman verrattuna kromosomi 18. Lisäksi osoitetaan, että geeni huono kromosomi 7 on pääasiassa perifeerinen DLD-1, mikä edelleen tukee geeni tiheys perustuu kromosomissa paikannus malli sekä normaalissa ja kasvaimen ytimet (kuva 4A) [13], [16].

ensisijaisena tavoitteena oli arvioida suhteellinen asemointi keinotekoisesti trisomiseksi kromosomi verrattuna sen endogeeniseen homologit kaikissa kolmessa johdannainen solulinjat. Olimme kuitenkin pystynyt tuottamaan vankka signaalin neomysiinin FISH anturi, joka yksiselitteisesti llä käyttöön kromosomi, joka on koodattu tämän selektiomarkkeri (tuloksia ei ole esitetty). Tämä oli kuitenkin ei suuri este, koska meidän tilastollinen analyysi ei paljastanut mitään merkittäviä eroja lokalisoinnin kaikki kolme kromosomi kappaleena. Esimerkiksi kaikki kromosomi 7 alueiden DLD-1 + 7 olettaa suhteellisen reuna-asema ytimeen (kuva 4B). Vastaava tulos saatiin 18 (perifeerinen) ja 19 (Keski) kromosomissa alueet ytimet niiden trisomiseksi solulinjoissa (kuvio 4, paneelit C ja D). Näin ollen näyttää olevan jokin mekanismi, jolla keinotekoisesti trisomiseksi kromosomien paikallistaa niiden luontaisia ​​säilyneitä 3D ydin- asentoon.

Vielä selittämättömiä havainto oli tilastollisesti merkitsevä, mutta hienovarainen muutos mediaaniasemaan kromosomista 19 DLD-1 + 18-soluja (taulukko 1). Lisäksi keskimääräinen radiaalinen etäisyys CT-18 ja CT-19 nousi 18,4%: sta 22,69% näissä ytimiä. Voisi kuvitella, että ylimääräinen kromosomit miehittää reuna-kannat, kuten kromosomit 7 tai 18 saattaa aiheuttaa kromosomi 19 olettaa vieläkin keskiasennossa. Tätä vastaan ​​puhuu perustelu on se, että CT-19 muutos DLD-1 + 7-soluja ei kuitenkaan ollut merkittävä (taulukko 1). Lisäksi, DLD-1 + 19, CT-7 on siirtynyt enemmän reuna-asennossa, kun CT-18 siirretään huomattavasti enemmän sisäisiä asentoon, jolloin pienempi ero keskimääräisen etäisyydet CT-18 ja CT-19 ( ~11.37%). Näin ollen, vaikka se on suhteellisen helppo ymmärtää, että lisäämällä ylimääräinen kromosomi alueet osaksi fyysisesti rajoitettu tilaan kuten ytimenä olisi potentiaalia aiheuttaa siirtymiä paikannus muiden kromosomien, mikä määrää suuntautuneisuutta että siirtyminen ei ole itsestään -evident. On mielenkiintoista selvittää, miten nämä vaikutukset, joiden koostumus on aneuploidi syöpäsolut usein sisältävät paljon enemmän kuin vain yksi numeerinen poikkeama mallissamme järjestelmässä. Tämä voi mahdollisesti olla lisätekijä selittää suuresta monimutkaisuudesta geenin vapauttamisen syövän transcriptome.

Havaitsimme myös bimodaalis- kromosomin alueiden, erityisesti johdannaisten solulinjojen (Fig. 4A). Esimerkiksi populaatio DLD-1 ytimet (~6-8%), CT-18 miehitetty enemmän sisäisiä asema heijastuu huippunsa säteittäisetäisyydellä on -50% päässä ydin. Huolellisen analyysin raakadatan ei ilmennyt, että tämä kaksihuippuisuutta oli osoitus yhden kromosomin alueen kussakin nucleus käyttäytyy eri tavalla (esim käyttöön kromosomi), vaan että joissakin soluissa kaikissa kolmessa alueet olivat keskus- tai perifeerinen suhteessa keskiarvoon . Vaikka suhteellinen asema kromosomi 18 ja 19 alueiden on konservoitunut monenlaisia ​​solutyyppejä, aste tämän säilyttäminen voi vaihdella. Esimerkiksi jotkut kasvain ytimet osoitti myös lasku normaaliin radiaalijakaumaa rakenteessa CT-18 ja CT-19 verrattuna normaaleihin soluihin. Tämä on erityisen ilmeistä ytimet aneuploidi koolonisyöpäsolulinja SW480, jossa CT-18 ja 19 ovat melko tiiviisti sijoitettu [13], mikä viittaa siihen, että aneuploidiaa tai ylimääräinen kromosomi voitot voivat vaikuttaa geenin tiheys perustuu radiaalijakaumaa kromosomeja.

spekulatiivista mekanismia kromosomi paikannus

nyt on selvästi osoitettu, että paikannus kromosomin alueisiin 3D tilaa interphase ydin on ei-satunnainen. Tämä jakauma on säilynyt eri kudoksissa, sekä normaalia pahanlaatuisia sekä evoluutiossa poikki eriävät lajit [2], [3]. Kokeet suoritettiin tässä tutkimuksessa nyt osoittaa, että tämä ei-satunnainen ja konservoituneita tumaanohjaussignaali ulottuu myös keinotekoisesti, aneuploidi kromosomeja. Siten tällainen korkea säilyttäminen otollisia ajatukseen, että täytyy olla biologisten vaikutuksia sijoittamisesta kromosomin alueille. Mutta miten on toiminnallinen uudelleenjärjestely tuman yhteydessä todetut uskonpuhdistuksen tuman jälkeen mitoosia? Voiko tällainen ilmiö on selitettävissä mekaanisesti?

Toistan tosiasiat: kromosomeja, joissa on suhteellisen korkea geeni tiheys miehittää keskeinen asema, kun taas geeni huono kromosomit yleensä lokalisoitu lähempänä ydinvoiman reuna [1]. On myös totta, että geeni rikkaat kromosomeja on suurempi G-C-pitoisuus. Tämä voi osittain heijastaa läsnä CpG-saarekkeiden geenien promoottorit sekä voittopuolisesti G-C-rikas toistuvia elementtejä, kuten Alu-sekvenssit, jotka ovat yhtyä koodaavia alueita genomin. Fibroblasteissa, esimerkiksi parannetun värjäytyminen Alu-sekvenssit havaittiin ydin- sisätilan [17]. Toisaalta, ydin- kehä on rikastettu heterochromatin, jolla on taipumus olla enemmän A-T rikas. On tunnettua, että ydin- lamins ovat kriittisiä uskonpuhdistuksen tuman jälkeen mitoosia. Lamins on myös osoitettu olevan vuorovaikutuksessa erityisin sekvenssit niiden häntää verkkotunnuksen chromatin ja erityisesti kahden ydinhistonien H2A ja H2B [18], [19]. Lisääntynyt Metyloidun histonien, kuten tri-H3K27, on havaittu lähellä ydin- kehän [20]. Siten lamins ja vaihtelut nukleosomin koostumuksessa ja /tai muutokset voivat olla rooli ei-satunnainen paikannus tiettyjen kromosomin alueiden läheisyydessä tumakalvoa.

Mitä mahdollisia tekijöitä on ehkä vahvistamisesta vastaavan edellä totesi ominaisuuksia ydinvoiman arkkitehtuuri, erityisesti suhteessa paikannus kromosomi alueisiin? Ehkä kaikkein intuitiivinen malli on sellainen, jossa kukin kromosomi tunnistetaan ainutlaatuinen ”zip-koodi”, joka määrittää, missä se asuu tumassa. Yksi tällainen erottava merkki voisi olla ainutlaatuinen sekvenssit löytyy sentromeerisen tai pericentromeric alueen kunkin homologin. Tämä hypoteesi voidaan testata kokeellisesti siirtämällä nämä sekvenssit yhdestä kromosomista toiseen. Onneksi tällaiset tapaukset luonnollisesti kautta kromosomitranslokaation. Esimerkiksi syövän SW620 sisältää der (18) t (17; 18), jossa materiaalia geeni-rikas kromosomi 17 on siirtämisellä on centromere sisältävä geeni-köyhä Kromosomi 18. Huolimatta sisältävä kromosomi 18 sentromeerin, tämän johdannaisen kromosomi sijaitsee säteen lokalisointi on samanlainen kuin normaali kromosomi 17 [13]. Tämä tutkimus osoittaa siten, että kromosomispesifisten sentromeerien eivät ole tärkein tekijä kromosomi paikannus ja pistettä enemmän kohti aineen sisältämä kromosomi käsivarret.

Vaihtoehtona sentromeeriantigeenin-specific ”zip-koodi” sekvenssi olisi yksi jossa melko yleinen piirre kukin kromosomi on vastuussa sijoittamalla se, tai ilman sitä, tiettyjä ydin- alueilla. Tällaisessa mallissa se on välttämätöntä selittää, miten ominaisuuksia, kuten geenin, tiheys, nukleotidin koostumus (G-C versus A-T-sisällön), DNA: n ja histonimodifikaation tai transkriptionaalisen aktiivisuuden havaitaan uudelleen muodostavan ytimen, ja niitä käytetään paikannukseen. Koska jokainen näistä ominaisuuksista on läsnä eri määrin jokaisen kromosomissa, asemointi alueiden tulee enemmän todennäköisyyksiin kuin lopullisia. Tämä on sopusoinnussa meidän kokeellisten havaintojen (kuva 4).

Esimerkiksi ehdotamme seuraava skenaario mahdollisena mekanismi perustamisesta interphase ydin- arkkitehtuuria. Transkriptoimattomat, geeni-köyhiä alueita genomin taipumus olla heterochromatic, joka on pääasiassa A-T rikas. Heterochromatin muodostetaan yhdistämällä DNA ja histonimodifikaation, joiden tiedetään korreloivan transkription käyttämättömänä. Siten suurempi absoluuttinen määrä tai pitoisuus muutettu nukleosomien, esimerkiksi tri-H3K27, saattaisi olla todennäköisempää geenin huono kromosomissa voidaan snared mukaan lamins kiinnitetty sisäpuolelle uudistamiseksi tumakalvoa. Voisi sitten olettaa, että oletuksena, unsnared G-C rikas, geeni rikas, kopiointia ajatellen aktiivisen kromosomien olisi taipumus sulkea pois ydin- kehältä ja siten päättäneet miehittää keskeinen ydin asemaa. Tässä itseorganisoituva järjestelmä, lokalisoinnin geeni-rikas sekvenssit keskellä ydin ei ole niinkään liikkeellepaneva voima, vaan lopputulos ydinaseiden uskonpuhdistuksen jälkeen mitoosia. Toiset ovat ojensi itseorganisoituvalla malli, jossa kollektiivinen transkriptionaalista aktiivisuutta genomin on ehdotettu sanella ydin- arkkitehtuuri perustuu fysikaalisiin ominaisuuksiin chromatin ja vuorovaikutuksessa polymeraaseja [21]. Koska on todennäköistä, että on olemassa hyvin vähän käynnissä transkription mitoottisesti kondensoitu kromosomeja, olisimme posit että se ei ole aktiivinen transkriptio sinänsä joka määrittää arkkitehtuurin päälle ydinvoiman uskonpuhdistus, vaan merkinnät aikaisempien transkriptionaalisesti käytössä vai ei alueita, kuten DNA ja histonimodifikaation.

Gene rikas kromosomit myös puhtaaksi aktiivisemmin. Genomin laajuinen analyysi mRNA: n ekspression profiileja ihmisen genomin osoittaa, että geenin tiheä alueet vahvasti korreloivat alueiden Lisääntynyt Gene Expression (RIDGES) [22], [23]. Tämä edellyttäisi rikastamiseen tai gradientilla konsentraatio kasvaa transkriptiotekijöiden tai tehtaiden kohti ydinaseiden keskus, jossa on enemmän transkriptioaktiivisuuden. Olisi mielenkiintoista selvittää, onko tällaisia ​​kaltevuudet todella olemassa tumassa. Jos on kaltevuus, on se syy kuin satunnaista jakautumista kromosomien vai onko se perustettu vastauksena tällaiseen ydin- arkkitehtuuri? Jos gradientti ei ole olemassa, on yhtenäinen pitoisuus transkription tekijöitä, jotka rajoittavat geenin tiheä alueilla ytimen korkea transkriptionaalista aktiivisuutta? Ovatko tekijät ydinvoima sisätilojen enemmän kopiointia harjoittavat kuin kohti kehää? Onko suurempaa heterochromatin ydinvoima reuna rajoittaa paitsi saatavuutta transkriptiotekijöiden kromatiinin, vaan myös estävät heidän kykyään kulkea sisätilojen kromosomi alueisiin?