7.9
في عام 1882، لاحظ فليمنج كروموسومات لامبروش (LBC) في بيض السمندل. في وقت لاحق من عام 1892، لاحظ روكيرت وجود الكريات البيضاء الصغيرة في خلايا بيض سمك ا…
الكائنات البرمائية مثل العديد من الفقاريات الأخرى, تنتج الأمشاج الأنثوية أو البويضة التي تنضج وتتطور داخل المبيض. في مرحلة تطورية معينة الإنقسام الإختزالى 1, ازواج الكروموسومات المتضاعفة بشكل متماثل تظهر فى شكل متميز،تركيب هائل الإمتداد ضخم للغاية لدرجة أنه يمكن ملاحظته بسهولة تحت المجهر الضوئي. وهذه الكروموسومات الغير عادية إلى حد كبير تسمى كروموسومات الفرشاة بسبب تشابهها مع الفراشي المستخدمة في السابق لتنظيف مصابيح الكيروسين.
بسبب ضخامة حجمهم, هم نماذج مثالية لدراسة الكروموسومات. الكروموسومات العملاقة تكون منظمة فى سلاسل من حلقات كبيرة جانبية غير ملتفة من الحمض النووي دى إن إيه بطول محور الكروموسومات. بالإضافة إلى هذه الحلقات الممتدة،يمكن ملاحظة حلقات كثيفة سميكة،ملفوفة بطول محور الكروموسومات والتى تُشكِل غالبية ال دى إن إيه.
هذان النطاقان يختلفان أيضًا اختلافاًكبيراًفي مستوى النشاط النسخى. الجينات في الحلقات الجانبية منسوخة بشكل نشط, الذي يعطيها مظهر دقيق شظوى. وعلى النقيض،فإن الجينات التى على محور الكروموسوم المكثف لا يتم التعبير عنها بشكل عام.
على الرغم من أنها كانت توصف في البداية في البرمائيات،إلا ان نطاقات الكروماتين الحلقى هذه الآن يعتقد انها تحدث فى كروموسومات الطور البينى لكل حقيقيات النوى. بسبب صغر حجمها وطبيعتها الهشة, الكروماتين الحلقى لا يمكن ملاحظته باستخدام المجهر الضوئي في معظم حقيقيات النوى. تم الإستدلال على وجودهم بإستخدام تكنولوجيات الحمض النووي دى إن إيه الحديثة،مثل إلتقاط تشكٌل الكروموسوم.
00:01:49.760 00:01:51.000
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What are lampbrush chromosomes and where are they found?
Lampbrush chromosomes are large, transcriptionally active chromosomes found in oocytes of amphibians and some other organisms. They display distinctive loop structures extending from the main chromosome axis, resembling a bottle brush under the microscope. These chromosomes are particularly active during meiosis, when extensive gene expression occurs to support oocyte development.
Q2: How do lampbrush chromosomes differ from polytene chromosomes?
Lampbrush chromosomes are found in oocytes and feature extended transcriptional loops, while polytene chromosomes banding patterns and puffs appear in somatic cells of dipteran insects. Both display visible banding, but lampbrush chromosomes emphasize active transcription through loop formation, whereas polytene chromosomes show banding from repeated DNA replication without cell division.
Q3: What do the loops on lampbrush chromosomes represent?
The loops on lampbrush chromosomes represent regions of active transcription where DNA is unwound from its compact chromatin structure. Each loop contains DNA being transcribed into RNA, with nascent RNA transcripts accumulating along the loop. These loops demonstrate the relationship between chromosome structure and gene expression during oocyte development.
Q4: Why are lampbrush chromosomes important for studying gene expression?
Lampbrush chromosomes provide direct visual evidence of transcriptionally active genes, making them valuable for cytogenetic research. The visible loops allow researchers to observe gene expression at the chromosomal level and correlate physical chromosome structure with functional activity. This makes them ideal models for understanding how chromatin packaging and solenoid model organization relate to genetic regulation.
Q5: How does the structure of lampbrush chromosomes relate to histone modification?
Lampbrush chromosome loops represent regions where chromatin is loosened, allowing transcription machinery access to DNA. This open chromatin state is typically associated with active histone modification acetylation and methylation patterns that mark transcriptionally active genes. The visible loop structure demonstrates how histone modifications facilitate gene expression by altering chromatin compaction.
Q6: What role do lampbrush chromosomes play during meiosis?
During meiosis in oocytes, lampbrush chromosomes are highly active in transcription to produce the large amounts of RNA and proteins needed for early embryonic development. The extended loops allow massive gene expression from paired homologous chromosomes. This transcriptional activity is essential for accumulating maternal factors that support early development after fertilization.
Q7: How do lampbrush chromosomes demonstrate the relationship between chromosome structure and function?
Lampbrush chromosomes visually illustrate how chromosome structure directly enables function. The unwound loops show that transcriptionally active regions have relaxed chromatin organization, while condensed regions remain transcriptionally silent. This demonstrates that constitutive heterochromatin and facultative heterochromatin states reflect different levels of gene activity based on chromatin compaction.