kromosomer

Kromosomene organiserer alt arvematerialet i en celle. Genene ligger etter hverandre på rekke og rad på de lange DNA-trådene kromosomene består av. Kromosomene kan sammenlignes med bøker som inneholder mange oppskrifter (gener) for hvordan organismer skal se ut og fungere.

I tillegg gjør proteinene det mulig å pakke DNA-trådene tett sammen slik at de får plass inne i cellen. Uten slik pakking ville ikke DNA-et fått plass inne i cellene. For eksempel ville alt DNA-et inne i en menneskecelle måle nesten to meter hvis man viklet det av proteinene og la alle DNA-trådene etter hverandre. Hvert kromosom består av en sammenhengende DNA-tråd som er tettpakket rundt proteiner kalt histoner.

Cellene i en levende organisme må stadig dele seg for å lage nye celler som skal erstatte gamle (mitose). Organisering av arvematerialet i kromosomer sørger for at alt arvematerialet blir kopiert opp og fordeler seg riktig i de nye cellene. Feil kan allikevel skje, og noen typer kreft i mennesket skyldes defekte kromosomer som består av stykker av kromosomer som egentlig ikke hører sammen.

Kromosomer er store molekyler som består av DNA (arvemateriale) og proteiner. DNA har form som lange, tynne tråder som er flere centimeter lange, men i kromosomene er disse trådene kveilet opp og surret sammen ved hjelp av proteiner slik at kromosomene blir mye tykkere enn selve DNA-tråden. Mange forskjellige proteiner er festet til DNA og holder den oppkveilede DNA-tråden sammen slik at den får sin karakteristiske form som et kromosom.

Fem ulike proteiner som kalles histoner pakker DNA i en fiber med små knuter, nukleosomer, som er grunnenheten i oppbyggingen av kromosomet. Denne fiberen er kveilet opp til en tykkere kromosomfiber, som i sin tur er foldet til den kromosomtråden vi kan se med lysmikroskop under celledeling. Når cellen ikke er i deling, er DNA-et mindre tettpakket og kromosomene sees da som uregelmessige, tråder i cellekjernen, kromatin.

Bare om lag fem prosent av DNA i kromosomet inneholder gener. Resten av DNA inneholder ikke-kodende sekvenser og repeterte enheter av forskjellig slag. Noe av dette DNA-et er viktige komponenter i kromosomstrukturer som sentromerer og telomerer, mens andre finnes i områder som kalles heterokromatin fordi det lar seg farge annerledes enn det omliggende eukromatin (se kromatin).

De delene av kromosomet som utgjør heterokromatin er pakket tettere sammen enn eukromatin og inneholder langt færre gener enn eukromatin. Noen av disse områdene kan ha så få – eller ingen – gener at det ikke har noen betydning om de gjennomgår mutasjoner som duplisering (en fordobling), omorganisering eller delesjon (sletting). Et spesialtilfelle av tettpakket kromosom er Barr-legemet. Hos kvinner blir ett av de to X-kromosomene alltid inaktivert i hver celle. Inaktiveringen skjer ved at det aktuelle X-kromosomet blir svært tett pakket sammen. Se X-kromosominaktivering.

Før en celle kan dele seg, må den fordoble sine arveanlegg, slik at de to dattercellene kan få samme kromosomsammensetning som morcellen. Dette skjer ved at det blir laget en kopi av hvert DNA-molekyl. I delingsfasen vil kromosomene derfor bestå av to helt like halvdeler (søsterkromatider), som holdes sammen av en knuteformet dannelse (sentromeren).

Under delingen fester det seg to spindeltråder til hver sentromer – én på hver søsterkromatid. Spindeltrådene er forankret i hver sin ende av cellen. Drag fra spindeltrådene spalter sentromeren på langs, og hver av søsterkromatidene dras til hver sin ende av cellen, som blir opphav til hver sin nye celle. Dermed får hver av de nye cellene et kromatid fra hvert kromosom. Denne formen for deling kalles mitose og er karakteristisk for alle kroppsceller som skal dele seg når et individ vokser, eller når celler skal fornyes. Alle celler som dannes ved mitosen har samme genetiske sammensetning som morcellen. At «etterkommere» av morcellen utvikler seg til forskjellige celletyper med forskjellige funksjoner (hudceller, leverceller, muskelceller, nerveceller og så videre), skyldes mekanismer som aktiverer og inaktiverer gener på forskjellige tidspunkt av utviklingen. Se epigenetikk.

Kromosomene studeres lettest i celledeling, noe som kan sees ved vevsprøver av vev der cellene er i hurtig deling som i beinmarg, hud og tarm, samt i eggstokker hos jentefoster eller i testikler hos menn. I praksis skjer dette i vevskultur etter dyrking i noen dager. Vanligst er studier av lymfocytter, en type hvite blodceller, men alle vev kan i prinsippet brukes fordi arvematerialet er det samme. Andre vev som er hyppig brukt, er beinmarg, bindevevsceller fra underhud og celler fra fosterhinner ved fostervann- eller morkakeprøve.

Cellene tilsettes et celledelingsstimulerende stoff, og etter noen dagers vekst tilsettes et stoff som får celledelingen til å stoppe opp i en fase der kromosomene er tydelige. Etter behandling svulmer cellekjernene opp og sprekker, sprer seg utover på objektglasset og lar seg farge med forskjellige teknikker.

Det vanligste er å fremstille et båndmønster som tillater identifisering av de enkelte kromosomene og deler av disse. Kromosomene sorteres og nummereres etter fallende størrelse og midtstykkets (sentromerens) plassering. Kromosom 1 er det største og kromosom 21 – som det er tre av ved Downs syndrom – er det minste.

In situ hybridisering (binding på stedet) er en form for «målsøkende rakett» (DNA-probe), der «raketten» fester seg til en DNA-bit av motsatt oppbygging på et bestemt sted på et bestemt kromosom. Hvis et fluorescerende fargestoff bindes, vil det normalt lyse opp en prikk der «raketten» har truffet eller binding av DNA er skjedd. Man kan derfor se der en bit av kromosomet mangler ved at den lysende prikken mangler.

Fluorescerende in situ hybridisering (FISH) kalles den teknikken som brukes for eksempel til å påvise manglende biter av fars eller mors kromosomer ved respektive Prader-Willis syndrom og Angelmans syndrom der begge har feil i samme område på kromosom 15.

Genetiske kart – også kalt kromosomkart – viser i hvilken rekkefølge genene ligger på kromosomene. Slike kart produseres ved hjelp av krysningsforsøk som måler frekvensen av rekombinasjon. Dersom gener ligger langt fra hverandre på et kromosom, blir de ofte utsatt for rekombinasjon.

Kromosomer ble først observert under mikroskopet på 1880-tallet, men den gang forstod man ikke hva de var. Det var først på begynnelsen av 1900-tallet man fikk en bedre forståelse av hva kromosomer var og deres betydning. Genetikeren Thomas Hunt Morgan studerte bananflue og klarte å koble X-kromosomet til kjønn og øyenfarge hos bananflua.

I 1921 publiserte zoologen Theophilus S. Painter (1889–1969) en artikkel hvor han identifiserte Y-kromosomet fra menneskelige testikler og telte at mennesket hadde 48 kromosomer. Ikke før i 1956 klarte man å telle det korrekte antall kromosomer i mennesket – som er 46. Det ble gjort av de to genetikerne Joe Hin Tjio (1919–2001) og Albert Levan (1905–1998). Resultatet ble presentert på den aller første kongressen om humangenetikk samme år i København.

• gener
• DNA
• genetikk
• celledeling