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Karyotyping

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Overview
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Chromosome Structure02:40

Chromosome Structure

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Chromosome Structure02:40

Chromosome Structure

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A functional eukaryotic chromosome must contain three elements: a centromere, telomeres, and numerous origins of replication.
The centromere is a DNA sequence that links sister chromatids. This is also where kinetochores, protein complexes to which spindle microtubules attach, are constructed after the chromosome is replicated. The kinetochores allow the spindle microtubules to move the chromosomes within the cell during cell division.
Telomeres consist of non-coding repetitive nucleotide...
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Crossing Over01:30

Crossing Over

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Crossing over is the exchange of genetic information between homologous chromosomes during prophase I of meiosis I. Genetic recombination gives rise to allelic diversity in the newly formed daughter cells. In humans, crossing over produces genetically distinct haploid egg and sperm cells that undergo fertilization to produce unique offspring. Before cell division starts, the germ cell’s chromosome(s) undergo duplication in the S phase of the cell cycle. As the cells enter prophase I,...
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Crossing Over01:34

Crossing Over

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Unlike mitosis, meiosis aims for genetic diversity in its creation of haploid gametes. Dividing germ cells first begin this process in prophase I, where each chromosome—replicated in S phase—is now composed of two sister chromatids (identical copies) joined centrally.
The homologous pairs of sister chromosomes—one from the maternal and one from the paternal genome—then begin to align alongside each other lengthwise, matching corresponding DNA positions in a process...
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Lampbrush Chromosomes01:51

Lampbrush Chromosomes

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In 1882, Flemming observed lampbrush chromosomes (LBC) in salamander eggs. Later in 1892, Rückert observed LBCs in shark egg cells and coined the term "lampbrush chromosomes" because they looked like brushes used to clean kerosene lamps.
LBCs are made up of two pairs of conjugating homologous chromatids. Each chromatid consists of alternatively positioned regions of condensed-inactive chromatin and loosely placed-active side loops, which can be contracted and extended. The loops...
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Captura de conformaciones cromosómicas por pares y por múltiples vías utilizando caminatas cromosómicas

Pedro Olivares-Chauvet1, Zohar Mukamel1, Aviezer Lifshitz1

  • 1Department of Computer Science and Applied Mathematics and Department of Biological Regulation, Weizmann Institute, Rehovot 76100, Israel.

Nature
|December 6, 2016
PubMed
Resumen

Las caminatas cromosómicas revelan estructuras de orden superior, mostrando que los genes activos usan contactos en pares, mientras que los genes reprimidos forman centros. Esto aclara cómo el plegamiento del genoma impacta la regulación genética y la organización nuclear.

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Área de la Ciencia:

  • La genómica
  • Biología molecular
  • Biología celular

Sus antecedentes:

  • Los cromosomas se pliegan en estructuras compactas para el espacio nuclear y la regulación génica.
  • Los contactos en pares forman bucles que anclan dominios topológicos (TAD), conservados en todas las especies.
  • La formación de estructuras de orden superior a partir de estos bucles sigue sin estar clara.

Objetivo del estudio:

  • Para investigar la organización cromosómica de orden superior más allá de los contactos en pareja.
  • Desarrollar y aplicar un nuevo ensayo de captura de conformación (caminatas cromosómicas) para estudiar la estructura del genoma en múltiples escalas.
  • Para determinar si los bucles en pareja generan sinergias en estructuras de orden superior.

Principales métodos:

  • Desarrollo de caminatas cromosómicas (C-walks), un ensayo de captura de conformación que vincula múltiples loci genómicos.
  • Aplicación de C-walks en células humanas y de ratón para capturar la estructura cromosómica en diferentes escalas.
  • Análisis de los contactos intercromosómicos, los contactos intracromosómicos y las interacciones intra-TAD.

Principales resultados:

  • Los contactos intercromosómicos son limitados (7-10%) y restringidos por los TAD.
  • Aproximadamente la mitad de los C-walks ocurren dentro de un solo cromosoma, con muchos confinados a espacios intra-TAD.
  • El acoplamiento de C-walks a 2-4 TADs sugiere asociaciones estocásticas en loci de replicación temprana y transcripcionalmente activos.
  • Los genes altamente expresados muestran topología en pares, mientras que los dominios Hox reprimidos por Polycomb exhiben centros sinérgicos.

Conclusiones:

  • Los territorios cromosómicos, los TAD y los bucles intra-TAD se forman principalmente por contactos anidados, potencialmente dinámicos y en pares.
  • Las regiones genómicas activas y reprimidas muestran principios organizativos distintos de orden superior.
  • El estudio proporciona información sobre el plegamiento jerárquico del genoma y su regulación.