Extreme Reduction of Chromosome-Specific α-Satellite Array Is Unusually Common in Human Chromosome 21

Lo, Anthony W.I.; Liao, Guanghui; Rocchi, Mariano; Choo, K.H. Andy

doi:10.1101/gr.9.10.895

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“…In human cells, regular arrays of canonical ␣-satellite repeats are a preferred substrate for kinetochore assembly (28,29). These arrays vary in size from Ͻ200 kb to Ͼ4 Mb without evidence of any impairment of centromeric function (19); however, studies of artificially created minichromosomes and naturally occurring deleted chromosomes suggest that centromeric function depends on a relatively small subdomain of ␣-satellite (30)(31)(32). Considerable evidence also suggests that not all ␣-satellite sequences are functionally equivalent.…”

Section: Mechanism Of Origin Of the Pd-ncmentioning

confidence: 99%

“…To overcome this problem, we used a two-step strategy involving comparing the ␣-satellite DNA on PD-NC4 with that of the Y chromosome (in the two male individuals II:1 and III:1) by using quantitative FISH, followed by PFGE to directly measure the size of the chromosome Y ␣-satellite DNA. For quantitative FISH, we used a pan-␣-satellite probe pTRA7 (18), which under low-stringency conditions has been shown to hybridize to all ␣-satellite sequences (19). The combined results for the two individuals (who both carry the same Y chromosome) showed that the ␣-satellite signal on PD-NC4 was 29% greater than that of the Y chromosome (Fig.…”

Section: No Detectable Pericentric Deletion At the Inactive Centromerementioning

confidence: 99%

“…Quantitative-FISH studies indicate a slight to moderate reduction in ␣-satellite on the PD-NC4 compared with the normal chromosome 4. Unfortunately the nonavailability of the progenitor chromosome 4 for investigation means that it is not possible to determine whether this reduction represents a deletion-linked inactivation of the PD-NC4 centromere or reflects the expected polymorphic heterogeneity of ␣-satellite array lengths among homologous chromosomes (19).…”

Section: Mechanism Of Origin Of the Pd-ncmentioning

confidence: 99%

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Human centromere repositioning “in progress”

Amor

Bentley

Ryan

et al. 2004

Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.

200

202

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Centromere repositioning provides a potentially powerful evolutionary force for reproductive isolation and speciation, but the underlying mechanisms remain ill-defined. An attractive model is through the simultaneous inactivation of a normal centromere and the formation of a new centromere at a hitherto noncentromeric chromosomal location with minimal detrimental effect. We report a two-generation family in which the centromeric activity of one chromosome 4 has been relocated to a euchromatic site at 4q21.3 through the epigenetic formation of a neocentromere in otherwise cytogenetically normal and mitotically stable karyotypes. Strong epigenetic inactivation of the original centromere is suggested by retention of 1.3 megabases of centromeric ␣-satellite DNA, absence of detectable molecular alteration in chromosome 4-centromereproximal p-and q-arm sequences, and failure of the inactive centromere to be reactivated through extensive culturing or treatment with histone deacetylase inhibitor trichostatin A. The neocentromere binds functionally essential centromere proteins (CENP-A, CENP-C, CENP-E, CENP-I, BUB1, and HP1), although a moderate reduction in CENP-A binding and sister-chromatid cohesion compared with the typical centromeres suggests possible underlying structural͞functional differences. The stable mitotic and meiotic transmissibility of this pseudodicentric-neocentric chromosome in healthy individuals and the ability of the neocentric activity to form in a euchromatic site in preference to a preexisting alphoid domain provide direct evidence for an inherent mechanism of human centromere repositioning and karyotype evolution ''in progress.'' We discuss the wider implication of such a mechanism for meiotic drive and the evolution of primate and other species.

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Section: Mechanism Of Origin Of the Pd-ncmentioning

confidence: 99%

Section: No Detectable Pericentric Deletion At the Inactive Centromerementioning

confidence: 99%

Section: Mechanism Of Origin Of the Pd-ncmentioning

confidence: 99%

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Human centromere repositioning “in progress”

Amor

Bentley

Ryan

et al. 2004

Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.

200

202

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“…En effet, il a été montré que les chromatides soeurs de divers chromosomes ne se séparaient pas simultanément mais en fonction de leurs quantités d'hétérochromatine centromérique. L'existence d'une corrélation entre la taille des domaines d'ADN centromérique et les non-disjonctions a été suggérée par plusieurs auteurs [23] et les travaux de K. Maratou et al [24] ont confirmé l'existence d'une relation entre les trisomies 21 de première division méiotique et la taille des blocs d'ADN alphoïdes centromériques des chromosomes 21. Toutes ces altérations des mécanismes de ségrégation méiotique pourraient être mieux tolérées dans le sexe féminin que dans le sexe masculin, puisqu'il semble que les points de contrôle de la méiose femelle soient beaucoup plus « souples » que ceux de la méiose mâle où la présence de chromatides libres bloque la progression méiotique [25].…”

Section: Nouvelles Données Chromosomiquesunclassified

Âge maternel et anomalies chromosomiques dans les ovocytes humains

Pellestor

2004

Med Sci (Paris)

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L'âge maternel est le seul facteur étiologique dont le lien avec les anomalies chromosomiques de nombre (les aneuploïdies) est reconnu sans équivoque. Les non-disjonctions dépendantes de l'âge maternel intéressent l'ensemble des chromosomes (autosomes et gonosomes). Les plus représentatives sont constituées par les trisomies des chromosomes 13, 15, 16, 18 et 21, pour lesquelles l'origine maternelle du chromosome surnuméraire est largement prépondérante (93 % pour les trisomies 18 et 21; 100% pour la trisomie 16) [1]. La majorité des aneuploïdies d'origine maternelle a pour cause une erreur de ségrégation survenue de novo lors de la première division méiotique. Des études moléculaires familiales réalisées pour différentes trisomies ont mis en évi-dence la diminution, voir l'absence de recombinaisons méio-tiques pour les chromosomes impliqués dans les trisomies [2,3], suggérant que le profil de recombinaison était un facteur important de prédisposition à la nondisjonction méiotique. Des études plus récentes ont démontré l'existence d'une corrélation entre la position des chiasmatas sur les chromosomes et la survenue des non-disjonctions de première division méiotique [4]. Ainsi, les échanges proximaux, proches du centromère, conféreraient aux chromosomes une capacité de ségré-gation méiotique bien meilleure que les échanges chiasmatiques distaux, plus éloignés du centromère. Dans ce contexte, l'effet de l'âge maternel porterait sur la dégra-dation de facteurs cellulaires nécessaires à la formation et au fonctionnement du fuseau méiotique. En 1994, R.S. Hawley et al. [5] suggéraient que la capacité ovocytaire à former un fuseau opérationnel pouvait diminuer avec l'âge maternel. Dans les ovocytes «âgés», les anomalies de formation ou de fonctionnement du fuseau pourraient ainsi favoriser la non-disjonction des chromosomes homologues sans chiasma ou avec des chiasmas distaux (‹).> L'étude chromosomique des ovocytes humains issus d'échecs de fécondation in vitro, constitue une approche directe des mécanismes de nondisjonction chromosomique, malgré les difficultés techniques inhérentes à l'analyse de ces cellules. Une étude réalisée sur un vaste échantillon de 1 397 caryotypes ovocytaires a permis de réa-liser une analyse fiable et précise de la corréla-tion existant entre la formation méiotique de ces anomalies et l'âge maternel. Deux modes de nondisjonction méiotique ont été identifiés : la nondisjonction classique de chromosomes entiers et un type particulier de séparation prématurée des chromatides aboutissant à la transmission méio-tique de chromatides isolées. Ces deux formes de non-disjonction sont corrélées à l'âge maternel, mais il apparaît que la corrélation est beaucoup plus significative pour le mode de séparation prématurée des chromatides. Ce phénomène constitue donc un mécanisme essentiel de nondisjonction dans le sexe féminin, et pourrait être lié à une perte progressive de la cohésion molé-culaire assurée par des protéines spécifiques (les cohésines) entre les chromatides homologues. <

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“…More recently, Lo et al (1999) further investigated several chromosomes including 13, 17, and 21 that had reduced centromeric signals and determined that these arrays were approximately 50-100 kb in size. The detection limit of our fluorescent oligoprobes has been estimated at approximately 100 copies (Matera and Ward 1992;C.…”

Section: Wwwgenomeorgmentioning

confidence: 99%

Alpha Satellite DNA Variant-Specific Oligoprobes Differing by a Single Base Can Distinguish Chromosome 15 Homologs

O’Keefe¹,

Matera²

2000

Genome Res.

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The ability to distinguish homologous chromosomes is a powerful cytogenetic tool. However, traditional techniques can only distinguish extreme physical variants and are highly dependent on sample preparation. We have previously reported oligonucleotide probes, specific for human chromosome 17 alpha satellite DNA sequence variants, that distinguish cytogenetically normal homologous chromosomes by FISH. Here we report the development of similar oligoprobes, differing at a single nucleotide position, that not only distinguish homologous chromosomes 15 but can be used to follow the transmission of a chromosome from parents to their offspring. We also identified a novel array-size polymorphism in another family. The alphoid array of one chromosome is quite small and below the detection threshold for our oligoprobes, although it is detectable by conventional FISH probes. This size polymorphism provides an additional FISH-based method for distinguishing homologs. Most importantly, this work illustrates the potential applicability of the technique to the entire human chromosome complement.[The sequence data described in this paper have been submitted to the GenBank data library under accession nos. AF234768, AF234769, AF234770,AF234771, AF234772, AF2234773, AF234774, AF234775, AF234776, AF234777, and AF237720.]

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Extreme Reduction of Chromosome-Specific α-Satellite Array Is Unusually Common in Human Chromosome 21

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Human centromere repositioning “in progress”

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