Генетические последствия инактивации хромосомы

Выявлено, что Х-хромосома инактивируется не полностью, и в ней сохраняются генетически активные локусы. Так, здоровые женщины с двумя хромосомами X (46,ХХ) и женщины с кариотипом 45,Х фенотипически отличаются.

6-фосфатдегидрогеназы, имеющему две аллели, которые кодируют две разные формы данного фермента. У гетерозиготных женщин были выделены клетки кожи, которые выращивали в изолированной культуре.

Путем экспериментального трансгенеза было показано, что ген XIST, будучи встроенным в одну из аутосом, способен индуцировать процесс хромосомной инактивации с образованием гетерохроматина. Инактивация X-хромосомы (англ. X-inactivation, lyonization) — процесс, в ходе которого инактивируется одна из двух копий X-хромосом, представленных в клетках самок млекопитающих.

Инактивация X-хромосомы происходит в клетках самок млекопитающих для того, чтобы с двух копий X-хромосом не образовывалось вдвое больше продуктов соответствующих генов, чем у самцов млекопитающих.

Инактивированная X-хромосома будет оставаться неактивной во всех последующих дочерних клетках, образующихся в результате деления. Затем во всех клетках внутренней клеточной массы бластоцисты необратимо и независимо друг от друга инактивируется одна из X-хромосом.

Генетические последствия инактивации хромосомы

Инактивация X-хросомомы снимается в клетках зародышевого пути самки, и поэтому все ооциты содержат обе активные X-хромосомы.

Транслокация участка хромосомы, содержащего XIC на аутосому, приводит к инактивации соответствующей аутосомы, в то время как X-хромосомы, не имеющие XIC, остаются активными.

Круг нашего незнания значительно расширился, когда мы узнали, что наследственный материал находится в хромосомах.

Молекулярные механизмы инактивации Х-хромосомы

Выделили группу аутосом — хромосом, которые присутствуют в клетках мужчин и женщин, и пару половых хромосом.

Что же, X — самая неизвестная хромосома? Из всех хромосом человека и других животных она — самая изученная. Отсюда следует, что ключевую роль в определении пола играет Y-хромосома.

Хромосома Х. Круги незнания

Ген (или гены), которые делают это кое-что—запускают дифференцировку гонад по мужскому типу со всеми вытекающими последствиями, — находятся в Y-хромосоме.

У гермафродитов нематод, выполняющих самочьи функции, каждая из двух Х-хромосом работает вполсилы по сравнению с единственной Х-хромосомой самцов.

На самых ранних стадиях работают обе Х-хромосомы. Этот процесс как раз и сопровождается выключением одной из Х-хромосом. Однако выбор хромосомы, подлежащей инактивации, происходит случайно: в одной клетке инактивируется отцовская Х-хромосома, в другой — материнская.

Круг 4 : эволюция половых хромосом

У сумчатых во всех клетках инактивируется Х-хромосома, полученная от отца. Не спрашивайте меня почему. Если в некой клетке-прародительнице отключилась материнская Х-хромосома, то во всех дочерних, внучатых и т. д. клетках она же останется выключенной.

Ген рыжей окраски находится у них вХ-хромосоме. В их предшественниках инактивация происходит, но при образовании самих половых клеток молчавшая несколько клеточных поколений Х-хромосома реактивируется.

Оказывается, клетки умеют считать свои Х-хромосомы. Посчитав, они поступают по правилу : только одна Х-хро-мосома должна быть активна в диплоидной клетке (имеющей нормальный двойной набор аутосом).

То есть если клетка диплоидная, но имеет четыре Х-хромосомы, то три из них молчат.

Следующий вопрос: что-то (так и хочется сказать: кто-то) заставляет одну из Х-хромосом инактивироваться или она это делает сама и добровольно? XIST действует только на ту хромосому, которая его произвела, а не инактивирует все подряд.

Молекулы XIST окутывают Х-хромосому, словно кокон и очень хочется написать — тем самым выключают ее из активной работы. Существуют данные, что удаление района гена XIST из уже инактивированной Х-хромосомы не приводит к восстановлению ее активного состояния.

Круг 1: определение пола

Ряд генов неактивной Х-хромосомы ускользает от инактивации. Понятно, почему (но непонятно как) избегает инактивации район спаривания с Y-хромосомой.

Круг 2. Компенсация дозы

Инактивация единственной Х-хромосомы у самцов происходит в предшественниках сперматозоидов. Процесс клеточного деления, при котором происходит редукция числа хромосом в половых клетках, называется мейозом. И в ходе этого процесса хромосомам, прежде чем размежеваться, приходится объединиться.

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

Проблема в том, что до вступления в мейоз одна из Х-хромосом находится в инактивированном и, следовательно, в плотно упакованном состоянии. У самцов в мейозе проблема прямо противоположного свойства . Х-хромосома одна и Y — одна, и они должны объединиться, чтобы потом размежеваться.

А что же те части, которые различны у Х- и Y-хромосом? И, надо вам сказать, в половых клетках на этой стадии действует суровый закон — клетки, содержащие неспаренные хромосомы, на следующую стадию не пропускаются и подлежат уничтожению.

В мужском мейозе молекулы XIST плотно окутывают Х- и Y-хромосомы и делают их недоступными для контролеров неспаренности. Теперь мы должны войти в четвертый круг и поговорить о том, как много мы не знаем об эволюции половых хромосом.

Сообщения по теме:

У сумчатых и плацентарных млекопитающих Х- и Y-хромосомы далеко и безнадежно разошлись.

Здесь-то и мог возникнуть и зафиксироваться механизм временной упаковки половых хромосом. Дело в том, что спаривание парных хромосом выполняет очень важную функцию сверки генного состава.

Дефекты накапливаются, гены разрушаются, и хромосома деградирует. За считанные поколения эта хромосома деградировала. С Х-хромосомами этого не произошло. Это в свою очередь наложило жесткий запрет на любые переходы генов с аутосом на половые хромосомы и обратно.

Показано наличие на X-хромосомах участка центр инактивации X-хромосомы — XIC (от англ. X inactivation center).

Смотри также