Abstract

Fundo

cromossômica aneuploidia é uma característica definidora da carcinomas. Por exemplo, no cancro do cólon, uma cópia adicional do cromossoma 7 é observado não só em pólipos pré-malignas precoces, mas é fielmente mantida durante toda a progressão para metástase. Estas alterações no número de cópias mostram uma correlação positiva com os níveis médios de transcrição de genes residentes. Uma linha independente de pesquisa também estabeleceu que os cromossomas específicos ocupar uma posição 3D bem conservada dentro do núcleo interfase.

Metodologia /Principais Achados

Nós investigamos se cromossomos aneuploides específicos do cancro assumir um 3D- posição semelhante à dos seus homólogos endógenos, o que sugere uma possível correlação com a atividade transcricional. Usando 3D-FISH e microscopia confocal de varrimento laser, mostramos que os cromossomos 7, 18 ou 19 introduzida através de transferência cromossomo mediada por microcélulas para a linha diplóide de células de câncer de cólon parental DLD-1 manter a sua posição conservada no núcleo interfase.

Conclusões

Nossos dados é, portanto, consistente com o modelo que cada cromossomo tem um CEP associado (possivelmente densidade gene) que determina a sua localização nuclear. Se a localização nuclear determina ou é determinada pela atividade transcricional de genes residentes ainda tem que ser determinado

Citation:. Sengupta K, Upender MB, Barenboim-Stapleton L, Nguyen QT, Wincovitch SM Sr, Garfield SH, et ai. (2007) introduzido artificialmente aneuploides Cromossomos assumir uma posição conservada em células cancerígenas do cólon. PLoS ONE 2 (2): e199. doi: 10.1371 /journal.pone.0000199

Editor do Academic: Beth Sullivan, da Universidade de Duke, Estados Unidos da América

Recebido: 13 de dezembro, 2006; Aceito: 12 de janeiro de 2007; Publicação: 07 de fevereiro de 2007

Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos da declaração Creative Commons Public Domain que estipula que, uma vez colocado no domínio público, este trabalho pode ser livremente reproduzido, distribuído, transmitido, modificado, construído em cima, ou de outra maneira usado por qualquer pessoa para qualquer finalidade lícita

financiamento:.. Esta pesquisa foi apoiada pelo programa de investigação intramural do NIH, Instituto Nacional do Câncer

Conflito de interesses os autores declararam que não existem interesses conflitantes

Introdução

Cromossomos assumir uma posição não-aleatória e conservado no núcleo interfase de eucariotas superiores.. Acredita-se que esta localização é correlacionado com as suas densidades relativas de genes. Por exemplo, o gene rico cromossoma 19 é predominantemente central, enquanto o gene deficiente do cromossoma 18 está posicionado perifericamente [1]. Um tal padrão é conservado durante a evolução, é específica de tecido [2], [3], e é também mantida quando estes cromossomas estão envolvidas em translocação de [1]. Os estudos extensivos em ratos mostram também arranjos tipo específico de célula, não aleatórios de cromossomas baseados em ambos o tamanho e densidade do gene cromossoma [4]. Em conjunto, estes dados sugerem um significado funcional de posicionamento cromossoma. No entanto, nem a base para uma tal disposição, nem a natureza da sua relação estrutura /função, ainda não foi revelado. Assim, continua a ser determinado como a distribuição nuclear de cromossomos se correlaciona com a sua actividade de transcrição.

formas não-hereditários de câncer de cólon são definidos por um padrão não-aleatório e rigorosamente conservada dos desequilíbrios cromossômicos. Por exemplo, as cópias adicionais do cromossoma 7 pode ser observado como a única anormalidade genómico em pólipos do cólon [5]. aneuploidias adicionais que resultam em cópia ganhos número de cromossomos e 8q braços cromossômicos, 13q e 20, e perdas de 8p, 17p e 18q são sequencialmente adquirido em fases posteriores da progressão do câncer de cólon, e são fielmente mantida em ambas as lesões metastáticas e linhas celulares derivados dos tumores primários [5] – [7]. Através do advento de metodologias de perfil de expressão gênica global, tais como microarrays, tornou-se possível identificar as consequências dessas aneuploidias cromossômicas notavelmente conservadas no transcriptoma câncer. Vários estudos recentemente publicados fornecem evidência clara de que os desequilíbrios genômicas em tumores afetam diretamente os níveis de transcrição [8] – [11]

Temos anteriormente descrito o estabelecimento de um sistema único modelo para estudar sistematicamente as consequências de aneuploidia na. transcriptoma celular. Este modelo baseia-se na introdução de cromossomas específicos em células imortalizadas por análise do cariótipo estáveis ​​ou células cancerosas utilizando transferência de cromossomo mediada por microcélulas. Tal como em tumores primários, um aumento no número de cópias genómico resultou no aumento dos níveis médios de transcrição de genes que residem nos cromossomas aneuploidia. Além disso, a desregulação da transcrição induzida por aneuploidia foi encontrado para ser nem cromossoma ou tipo de célula específico [12]. Assim, aneuploidia não parecem ter como alvo apenas um ou alguns genes no cromossomo afetado, mas resulta em um desregulamentação massiva de grande parte dos genes transcricionalmente activos.

Nos núcleos interfásicos de células normais e tumorais , os dois cromossomas homólogos assumir uma posição conservada, em grande parte, correlacionada com as suas densidades relativas de genes [1], [13]. Porções de cromossomas envolvidos em translocações foram também observados para orientar-se de tal modo que a localizar a sua posição inerentes [1]. Foi por isso curioso se um cromossoma aneuplóide artificialmente introduzida também era capaz de encontrar uma posição no núcleo, que é semelhante aos seus homólogos endógenos. Esta questão, enquanto intrigante de seu próprio acordo, foi particularmente interessante, considerando os resultados de nosso estudo anterior descrito acima [12], o que implicou que os cromossomos introduzidas foram transcricionalmente ativa. A capacidade do cromossomo introduziu a ocupar uma localização específica 3D indicaria posicionamento nuclear como pré-requisito para o aumento induzido por aneuploidia na expressão do gene. Alternativamente, a incapacidade de localizar o seu espaço nuclear inerentes implicaria que o posicionamento nuclear de cromossomos aneuploides em células cancerosas não desempenha nenhum papel na determinação da sua atividade transcricional.

A fim de identificar a posição de cromossomos aneuploides em núcleos interfásicos, nós usados ​​3D-FISH, microscopia confocal de varrimento laser e medições de distância 3D em DLD-1 linhas celulares parentais e derivados que transportam cópias extras de cromossomos 7, 18 ou 19. do ponto de vista teleológico, essas experiências ainda mais a nossa compreensão da interacção entre a manutenção da arquitetura nuclear e função do genoma. Isso pode afetar a forma como actualmente pensa sobre o tratamento da doença, particularmente em células cancerosas aneuploides, em que tanto o conteúdo genômica e expressão do gene têm sido muito perturbado.

Resultados

Microcell mediada transferência cromossomo de cromossomos 7, 18 e 19

Como relatado anteriormente, uma única cópia do cromossomo humano 7 foi introduzido com sucesso na linha de célula diplóide DLD-1, gerando assim a linha de células derivada DLD-1 + 7 (Figura 1A) [12]. A cópia adicional deste cromossomo diretamente e aumentou significativamente os níveis médios de transcrição de genes que residem no cromossomo 7 [12]. Este aumento foi semelhante em cima da introdução de cromossomas 3 e 13 em DLD-1, e também foi observada quando cromossoma 3 foi introduzido em células epiteliais mamarias normais [12]. O aumento nos níveis de transcrição é, por conseguinte, independente do cromossoma e introduzido independente do tipo de célula. Para o propósito deste estudo, foram geradas duas linhagens de células adicionais através da introdução de cromossomas 18 ou 19, em DLD-1, criando assim as linhas de células derivadas DLD-1 + 18 e + DLD-1 19, respectivamente (Figura 1A). Escolhemos estes cromossomas porque são de teor de ADN equivalente (Figura 1B) e porque as suas posições nucleares são distintos e conservada: o gene rico cromossoma 19 é posicionada em direcção ao interior do espaço nuclear, ao passo que o gene deficiente do cromossoma 18 está localizado em direcção ao periferia nuclear [1]

a:. representação esquemática do projeto experimental. DLD-1 (linha celular parental) foi submetido a MMCT para geradas linhas de células derivado DLD-1 + 7, DLD-1 + 18 e DLD-1 + 19. 3D-FISH foi executada em cada uma das linhas de células derivados com as combinações indicadas de sonda. B: Tabela mostrando comparações de conteúdo de DNA e densidade de genes entre cromossomo 7, 18 e 19.

A porcentagem de células em um determinado clone manter trissomia do cromossomo introduzida, apesar de contínua selecção, variou de acordo com o cromossoma e transferido o número de passagens. Assim, as medições de posicionamento cromossomo foram estritamente limitada ao DLD-1 células derivadas que foram trisomic para o cromossomo artificial introduzida. Enquanto os clones início passagem de DLD-1 + 3, DLD-1 + 7 e DLD-1 + 13 tinha uma elevada percentagem de células trisomic e foram capazes de manter a esta frequência de até 12 passagens, aproximadamente 20% das células na clones iniciais de DLD-1 + 18 e DLD-1 + 19 foram trisomic e este foi ainda mais reduzida em muito cedo passagens.

Medição Distância 3D do cromossomo Territórios

em primeiro lugar, realizada de duas cores 3D-FISH em morfologicamente preservados parentais DLD-1 núcleos, conforme descrito na Figura 1A. projecções representativos máximos de intensidade de pilhas de imagens confocais a partir de cada uma das três combinações de sonda (18 19, 7 18 e 7 19) são mostrados na Figura 2, os painéis A-C, respectivamente. A fim de avaliar objectivamente território cromossoma posicionamento (CT) e para permitir uma comparação estatística entre a linha celular parental e dos seus derivados, reconstruções da imagem 3D foram gerados usando o programa Image-Pro Plus (Figura 3). Desde que queria levar em consideração que nem todos os núcleos são completamente esférica, adotamos um sistema de medição 3D semelhante ao de Tanabe et al. ([3] ver Métodos). A capacidade de obter estas medições necessária a adição de um ponto sobre a periferia do núcleo colinear com o centro geométrico do núcleo e do centro geométrico do território cromossoma (Figura 3C).

máxima projecção de intensidade representativas imagem confocal pilhas de DLD-1 núcleos parentais e derivados. A-C: Parental DLD-1 núcleos. D: DLD-1 + 7 núcleos. E: DLD-1 + 18 núcleos. F: + DLD-1 19 núcleos. DAPI: contracoloração ADN; CT-7: Cromossoma 7; CT-18: cromossomo 18; CT-19: cromossomo 19; Mesclar: fundiu imagem de DAPI e cromossômicas territórios

A:. Projeção de intensidade máxima de uma pilha de imagens confocal representante com áreas cromossomo 7 (vermelho, laranja Spectrum) e 19 (Green, Rodamina Verde) a partir de DLD -1 + 19 B: a reconstrução 3D do núcleo e do cromossoma territórios a partir da imagem mostrada na a (orientação XY). C: Um esquema adotado para medições de distância em 3D de territórios cromossômicos no vermelho (R

1 e R

2) e verde (G

1, G

2, e L

3) a partir de o centro geométrico do núcleo (N

C), para a periferia nuclear (N

P). Os pontos na periferia nuclear (por exemplo. N

PR

1) são extensões do centro nuclear através do centro geométrico do território cromossoma. D:. Reconstrução 3D em B mostrado na orientação X-Z

As medições de distâncias radiais resultantes foram plotados para cada território cromossomo. Como tal, a origem, a 0% representa o centro geométrico do núcleo, enquanto a fronteira nuclear é considerada 100%. As medições da TC-18 e TC-19 em DLD-1 núcleos mostram que eles são posicionados predominantemente a uma distância radial de 70-80% (periférica) e 40-50% (central), respectivamente (Figura 4A). Isto confirmou as observações anteriores sobre o posicionamento dos cromossomas 18 e 19 em DLD-1 [13], e, assim, o nosso sistema experimental validado e procedimentos analíticos. Nós posteriormente realizadas medições de distância 3D dos intermediária porte, gene pobres cromossomo 7 territórios. Os nossos resultados mostram que a CT-7 é radialmente localizada em posição periférica de aproximadamente 70-80% a partir do centro do núcleo (Figura 4A). Resultados semelhantes foram obtidos usando um independentemente MIPAV ou software Imaris (dados não mostrados)

perfis de medição de distância radial territórios cromossómicas em:. DLD-1 B: DLD-1 + 7, C: DLD-1 + 18 e D: DLD-1 + 19. Eixo X: Radial Distância (%); Eixo Y: Frequência (%); 0 ou origem: centro do núcleo; 100%: periferia nuclear; Vermelho: Cromossoma 7; Verde: cromossomo 19; Azul: Chromosome 18.

Tendo determinado as posições dos cromossomos 7, 18 e 19 territórios em DLD-1, foi analisada a posição destes territórios cromossômicos nos núcleos das três linhas celulares derivadas (Figura 2D -F). Em todos os casos de duas cores 3D-FISH foi realizada em várias combinações de rotulagem. A nossa análise de medições de distância em 3D para os três cromossoma 7 territórios em DLD-1 + 7 mostrou que assumiu uma posição periférica no núcleo a uma distância radial de 70-80%, assim como nas células parentais (Figura 4B). Uma comparação entre os valores medianos dos perfis distância radial entre DLD-1 e DLD-1 + 7 (73,9 e 73,35, respectivamente) mostra que são quase idênticas, com um desvio (Δ

H = -0,55), que não estava estatisticamente significativo, como mostrado pelo teste de Mann-Whitney-Wilcoxon (P = 0,6811) (Tabela 1; Figura 5)

distribuições-primas de medições 3D-distância.. CT-7 em DLD-1 DLD-1 + 7, TC-18 em DLD-1 DLD-1 + 18, TC-19 em DLD-1 DLD-1 + 19. Eixo X: linha de células, Eixo Y:. Distância radial Normalizado (%) dos territórios cromossomo a partir do centro geométrico do núcleo

medições de distância 3D também foram realizadas para o cromossomo 18 em DLD-1 + 18, revelando que os três Cromossoma 18 territórios são posicionados a uma distância radial de 80-90% (Figuras 2E e 4C). Os valores de distância radiais medianos foram comparáveis ​​nos núcleos parentais e derivados (72,69 e 74,07, respectivamente; Δ

M = 1,38) e estavam determinados a não ser significativamente diferentes pelo teste de Mann-Whitney-Wilcoxon (P = 0,7820) (Tabela 1; Figura 5)

por fim, determinou-se a posição nuclear do cromossomo 19, que foi localizado centralmente nas células parentais DLD-1.. reconstruções 3D e medições de distância mostram que os três cromossoma 19 territórios em DLD-1 + 19 foram posicionados centralmente no núcleo a uma distância radial de 50-60%, equivalente à sua posição na linha celular parental (51,73 e 55,02, respectivamente) (Figuras 2F e 4D). Mais uma vez, a diferença nos valores medianos não foi estatisticamente significativa (Δ

H = 3,29, P = 0,2677) (Tabela 1; Figura 5). Os nossos estudos mostram, portanto, que os cromossomas aneuploides introduzidas por meio de transferência mediada por cromossoma microcélula assumir uma posição 3D conservada no núcleo indistinguíveis dos seus homólogos endógenos.

Como mencionado acima, foi realizada hibridações de duas cores com duas sondas de pintura cromossoma diferentes nas combinações descritas na Figura 1A. Estávamos, portanto, não só capaz de avaliar a posição dos introduzidas, cromossomas aneuploides, mas também para consultar se este aneuploidia teve qualquer efeito sobre a posição nuclear de outros pares de cromossomos. Após a introdução de uma cópia extra do cromossomo 7, observamos uma tendência para CT-18 e CT-19 a ser deslocado para uma posição mais interior (Δ

M = -5,59 e Δ

M = -3,02, respectivamente ). Estas mudanças, no entanto, apesar de ser muito maior do que os observados nas outras linhas de células derivadas, não atingiu um nível estatisticamente significativo (P = 0,0523 e P = 0,0688, respectivamente) (Tabela 1). Uma possível explicação seria que as medições por cento distância para CT-18 e CT-19 em DLD-1 + 7 teve uma distribuição bimodal e um relaxamento das posicionamento cromossomo. O grau de disseminação calculado utilizando a Faixa quartil médio ponderado-Inter (IQR) foi de 23,84 e 21,08 (para CT-18 e CT-19, respectivamente) em comparação com 11,90 por cromossomo 7 (Figura 4B). A introdução do cromossoma 18 não teve qualquer efeito sobre a posição dos dois cromossoma 7 territórios em que permaneceram numa posição periférica de 70-80% e, como tal, os valores medianos distância radial não demonstram um deslocamento significativo em posição (P = 0,4216) . No entanto, os dois cromossoma 19 territórios foram mais uma vez deslocado mais centralmente com uma distância radial de ~ 40% em comparação com ~55% nos núcleos DLD-1 (Figura 4C). O teste de Mann-Whitney-Wilcoxon demonstrou que o Δ

H = -8,19 foi estatisticamente significativa (P = 0,0307). A comparação dos valores da mediana distância radial da TC-7 em DLD-1 + 19, no entanto, sugerido que a posição deste cromossoma foi significativamente deslocado (P = 0,0299) para a periferia (73,90 e 77,52; Δ

H = + 3,62). Além disso, o cromossomo 18 territórios foram significativamente deslocado para uma posição mais interna (72,69 e 66,65; Δ

M = -6,04, P = 0,0257)

Discussão

A exploração sistemática da. as consequências de aneuploidias cromossômicas em perfis de expressão gênica mostrou que existe uma relação direta entre o número de cópias e transcrição níveis genômicas [8], [10], [14], [15]. A fim de gerar um sistema modelo de aneuploidia cromossomal, utilizou-se a transferência mediada por cromossoma microcélula para introduzir cromossomas específicos em células cariótipo estável [12]. Os resultados confirmaram observações anteriores em tumores primários e linhas celulares de cancro, que mostra um impacto directo de aneuploidia cromossomal sobre os níveis de expressão de genes residentes. Isso nos permitiu estudar a relação entre aneuploidia e expressão gênica independente de outras anomalias citogenéticas normalmente observados em genomas do câncer. Tendo estabelecido que a geração de trissomias artificiais resultou em um aumento significativo nos níveis médios de transcrição de genes sobre esses cromossomos aneuploides, agora estávamos curioso para saber se eles assumem uma posição conservada no núcleo interfase. Esta é uma questão importante porque não há evidência sólida de que, cromossomas de mamíferos endógenos nativas ocupam, conservadas posições 3D específicos [3]. Por exemplo, o gene rico cromossoma 19 está localizada mais central, enquanto que o gene do cromossoma 18 territórios pobre estão posicionados mais para a periferia do núcleo [1]. É, portanto, razoável supor uma relevância funcional deste conservação estrutural e, como uma extensão do que, uma relação entre a arquitetura 3D e atividade transcricional. Com o objectivo de determinar se o aumento da expressão do gene correlaciona-se com a colocação do cromossoma introduzido no seu espaço nuclear conservada (por exemplo, interior para o cromossoma 19, e periférica para o cromossoma 18), foi realizada 3D-FISH em três linhas celulares derivadas trisomic para cromossomos 7, 18 ou 19. a linha de deficiência de células de câncer de cólon DNA mismatch reparação DLD-1 foi usado como a linha de célula receptora. Esta linha de células, assim como os outros com instabilidade de microssatélites, é por análise do cariótipo estável e diplóide. Isto é vantajoso porque a posição de cromossomas introduzidas podem ser avaliados, sem os potenciais efeitos de confusão de outras aberrações cromossómicas. Aqui nós relatamos que um cromossomo aneuplóide artificialmente introduzida assume uma posição não-aleatória e conservado 3D no núcleo interfase que é equivalente à localização de seus outros dois homólogos endógenos.

Posicionamento do cromossomo 7, 18 e 19 territórios

a nossa análise dos territórios de cromossomos em DLD-1 mostrou que CT-18 e CT-19 foram predominantemente periférica e central, respectivamente, corroborando as observações anteriores desta linha de células [13]. De nota, Cremer et al. relataram uma diferença menor na distância média radial entre 18 e CT-CT-19 em DLD-1 núcleos (-7,9%) e outros núcleos de tumores, enquanto a nossa análise mostrou diferença ~18.4% entre as médias das medições da distância radial CT -18 e CT-19. No entanto, ambos os estudos estabelecem claramente que o cromossoma 19 está posicionada mais para o interior do núcleo em relação ao cromossoma 18. Também mostram que o gene deficiente Cromossoma 7 é predominantemente periférica em DLD-1, suportando adicionalmente um padrão de posicionamento cromossoma com base na densidade do gene ambos os núcleos normais e tumorais (Figura 4A) [13], [16].

o objetivo principal deste estudo foi avaliar o posicionamento relativo do cromossomo trisomic artificialmente introduzida em relação aos seus homólogos endógenos em todos os três as linhas celulares derivadas. Nós foram, no entanto, incapaz de produzir um sinal robusto com uma sonda de neomicina PEIXES que inequivocamente denotar o cromossoma introduzido, que é marcado com este marcador seleccionável (dados não mostrados). Este foi, no entanto, não um impedimento importante desde a nossa análise estatística não revelou quaisquer diferenças significativas entre a localização de qualquer uma das três cópias do cromossoma. Por exemplo, todos do cromossomo 7 territórios em DLD-1 + 7 assumir uma posição relativamente periférica no núcleo (Figura 4B). Um resultado similar foi obtido para os territórios 18 (periféricos) e 19 de cromossomos (central) nos núcleos das respectivas linhas celulares trisomic (Figura 4, painéis C e D). Assim, parece haver algum mecanismo pelo qual os cromossomas trisomic artificialmente introduzidos para localizar a sua posição nuclear inato conservada 3D.

Uma descoberta ainda inexplicável era a mudança estatisticamente significativa, mas subtil na posição mediana do cromossoma 19 no DLD-1 + 18 células (Tabela 1). Além disso, a distância radial médio entre 18 e CT-CT-19 aumentou de 18,4% para 22,69% nesses núcleos. Pode-se imaginar que os cromossomos extras que ocupam posições periféricas, como cromossomos 7 ou 18 pode causar cromossomo 19 a assumir uma posição ainda mais central. Discutir contra este raciocínio é o facto de a mudança de TC-19 em células DLD-1 + 7 não foi significativa (Tabela 1). Além disso, em DLD-1 + 19, TC-7 é deslocado para uma posição mais periférica, enquanto CT-18 é deslocado para uma posição significativamente mais interno, resultando em uma menor diferença nas distâncias médias entre TC-18 e TC-19 ( ~11.37%). Assim, ao mesmo tempo que é relativamente fácil de compreender que a adição dos territórios cromossomo extra para um espaço fisicamente restringido, tais como o núcleo teria o potencial para induzir desvios no posicionamento dos outros cromossomas, o que determina a direccionalidade do referido deslocamento não é auto -evidente. Será interessante verificar como esses efeitos são agravados em células cancerosas aneuploides que freqüentemente contêm muito mais do que apenas uma aberração numérica como em nosso sistema modelo. Isso pode, eventualmente, ser um fator adicional para explicar a enorme complexidade da desregulação gênica no transcriptoma câncer.

Também observamos uma distribuição bimodal de territórios cromossômicas, particularmente nas linhas de células de derivativos (Fig. 4a). Por exemplo, numa população de DLD-1 (núcleos ~6-8%), CT-18 ocupava uma posição mais interna, como reflectido no pico a uma distância radial de -50% em relação ao centro do núcleo. Uma análise cuidadosa dos dados brutos não indicam que esta bimodal foi um reflexo de um território cromossomo em cada núcleo comportando de maneira diferente (por exemplo, o cromossomo introduzido), mas sim que em algumas células todos os três territórios foram mais relativa central ou periférico à média . Embora a posição relativa do cromossoma 18 e 19 territórios é conservada em uma ampla gama de tipos de células, o grau de conservação presente pode variar. Por exemplo, alguns núcleos tumorais também mostrou uma diminuição no padrão de distribuição radial normal da TC-18 e TC-19 em comparação com células normais. Isto é particularmente evidente para os núcleos da linhagem de células do cancro do cólon SW480 aneuploidia, onde TC-18 e 19 estão bem de perto posicionado [13], o que sugere que aneuploidia ou ganhos adicionais cromossómicas pode influenciar a distribuição radial baseado densidade de genes de cromossomas.

Um mecanismo especulativo do posicionamento cromossomo

é agora claramente estabelecido que o posicionamento dos territórios do cromossoma dentro do espaço 3D do núcleo interfase é não-aleatória. Esta distribuição é conservada em diferentes tecidos, normais e malignas, bem como em várias espécies evolutivamente divergentes [2], [3]. As experiências realizadas neste estudo agora demonstrar que esta localização nuclear não-aleatória e conservada também se estende à introduzido artificialmente, cromossomas aneuploides. Assim, um elevado grau de conservação tais presta-se a ideia de que deve haver algum implicação biológica para a colocação dos territórios cromossómicos. Mas como é a reorganização funcional do núcleo estabelecida sobre a reforma do núcleo após a mitose? tal fenômeno pode ser explicado mecanicamente

Para reiterar os fatos:? cromossomas com uma densidade gene relativamente alta ocupar uma posição mais central, enquanto genes cromossomos pobres tendem a ser localizada mais perto da periferia nuclear [1]. Também é verdade que o gene rico cromossomas têm um teor mais elevado de G-C. Isto pode parcialmente reflectir a presença de ilhas CpG em promotores de genes, bem como a preponderância de G-C ricos elementos repetitivos, tais como sequências Alu que são coincidentes com as regiões de codificação do genoma. Em fibroblastos, por exemplo, uma coloração melhorada de sequências Alu foi encontrado no interior do núcleo [17]. Por outro lado, na periferia nuclear é enriquecido para heterocromatina, que tem uma tendência a ser mais rica A-T. É bem sabido que laminas nucleares são críticos para a reformação do núcleo, após a mitose. Lamins também foram exibidas para interagir através de sequências específicas no seu domínio cauda com cromatina e, em particular, com dois dos H2A e H2B histonas de núcleo [18], [19]. Um aumento da presença de histonas metiladas, tais como tri-H3K27, tem sido observado perto da periferia nuclear [20]. Assim, laminas e variações na composição e /ou modificações nucleosome pode desempenhar um papel no posicionamento não-aleatória de certos territórios cromossomo perto da membrana nuclear.

Quais os fatores que possível pode ser responsável por estabelecer as características acima assinaladas de a arquitectura nuclear, particularmente no que diz respeito ao posicionamento das áreas de cromossomas individuais? Talvez o modelo mais intuitiva é uma em que cada cromossoma é identificado por um “CP” exclusivo que determina onde ele vai residir no núcleo. Um tal marca distintiva poderiam ser as sequências únicas encontradas na região centromérica ou pericentromérica de cada homólogo. Esta hipótese pode ser testada experimentalmente, movendo essas sequências de um cromossomo para outro. Felizmente, esses eventos ocorrem naturalmente através de translocações cromossómicas. Por exemplo, a linha celular de cancro SW620 contém um der (18) t (17; 18) no qual o material a partir do cromossoma do gene rico-17 foi translocada para o centrómero contendo Cromossoma gene pobre 18. Apesar de que contém o centrómero Cromossoma 18, este cromossoma derivado ocupa uma localização radial semelhante ao cromossoma 17 normais [13]. Este estudo sugere, portanto, que centrômeros específicas do cromossoma não são o principal determinante do posicionamento cromossomo e os pontos mais para o material contido nos braços de cromossomos.

Uma alternativa a uma sequência específica do centrômero “do código postal” seria um no qual uma característica bastante geral de cada cromossomo é responsável por colocá-lo em, ou excluí-lo, determinadas regiões nucleares. Em tal modelo torna-se imperativo a explicar como características, tais como a densidade do gene, composição de nucleótidos (G-C em função do teor de A-T), de ADN e histonas modificações ou a actividade de transcrição são sentidas pelo núcleo, formando-Re e são usados ​​para estabelecer o posicionamento. Como cada um desses recursos está presente numa medida diferente em cada cromossomo, o posicionamento dos territórios torna-se mais probabilística do que definitiva. Isto é consistente com nossas observações experimentais (Figura 4).

A título de exemplo, propomos o seguinte cenário como um possível mecanismo para estabelecer a arquitetura nuclear interfase. Não-transcritas, regiões génicas-pobre do genoma tendem a ser mais heterocromática, que é predominantemente um t-rico. A heterocromatina é estabelecida através de uma combinação de modificações de ADN e histonas que são conhecidas por correlação com a inactividade da transcrição. Assim, um número absoluto ou maior concentração de nucleossomas modificados, por exemplo tri-H3K27, pode torná-lo mais provável para um cromossoma do gene-pobre para ser enlaçado por laminas ligados para o interior da membrana nuclear de reformação. Pode-se então postular que, por padrão, unsnared G-C rico, gene rico, transcricionalmente cromossomos ativos que têm uma tendência a ser excluídos da periferia nuclear e, portanto, estão decididos a ocupar uma posição nuclear mais central. Neste sistema de auto-organização, a localização de sequências de genes ricos em no centro do núcleo não é tanto a força motriz, mas sim o resultado final de reformação nuclear após a mitose. Outros colocar diante de um modelo de auto-organização em que foi proposta a atividade transcricional coletiva do genoma de ditar arquitetura nuclear com base nas propriedades físicas da cromatina e polimerases interagindo [21]. Uma vez que é provável que exista muito pouco transcrição contínua em cromossomas mitoticamente condensados, que iria postular que não é transcrição activo per se que determina a arquitectura mediante reformação nuclear, mas sim as marcações de regiões transcricionalmente activos ou inactivos anteriores, tais como ADN e modificações de histonas.

Gene cromossomos ricos também são transcritas de forma mais activa. análise de todo o genoma dos perfis do genoma humano expressão mRNA mostra que as regiões densas gene estão fortemente relacionadas com as regiões de maior expressão dos genes (sulcos) [22], [23]. Isto exigiria o enriquecimento ou um gradiente de concentração crescente de factores de transcrição ou fábricas em direcção ao centro nuclear onde existe mais a actividade de transcrição. Seria interessante determinar se tais gradientes realmente existir no núcleo. Se houver um gradiente, que é a razão para a distribuição não aleatória dos cromossomas ou é estabelecida em resposta a uma tal arquitectura nuclear? Se um gradiente não existir, é a concentração uniforme de factores de transcrição do gene limitativos em áreas densas do núcleo com elevada actividade de transcrição? São os fatores no interior nuclear mais transcrição envolvidos do que aqueles para a periferia? Será que a maior concentração de heterocromatina na periferia nuclear não só restringir a acessibilidade dos factores de transcrição de cromatina, mas também impede a sua capacidade de atravessar o interior dos territórios de cromossomas?