Вікіпедія

Інактивація X-хромосоми: відмінності між версіями

Інтерактивний перегляд історії
[перевірена версія][перевірена версія]
← Попереднє редагуванняНаступне редагування →
Вилучено вміст Додано вміст
ВізуальнийВікірозмітка
EmausBot (обговорення | внесок)
Боти
711 076 редагувань
м Робот: добра стаття ca:Inactivació del cromosoma X; косметичні зміни
Рядок 1:
[[Файл:Tony's Cat.jpg|міні|праворуч|250пкс|Ілюстрація інактивації X-хромосоми. Рудий та чорний колір хутра кодуються в генах, що розміщені на X-хромосомі. У самиць у результаті інактивації однієї зі статевих X-хромосом може формуватися трикольорова пігментація хутра, залежно від того, який з двох [[Алель|алелей]] буде [[Експресія генів|експресуватись]] у тій чи іншій частині хутра. Нормальні самці (XY) можуть бути лише двокольоровими — рудо-білими або чорно-білими.]]
 
'''Інактивація X-хромосоми''', '''ІXХ''' ({{lang-en|XIC, X-chromosome inactivation}})&nbsp;— процес [[дозова компенсація генів|дозової компенсації генів]] у [[Ссавці|ссавців]], який призводить до [[Транскрипція_Транскрипція (біологія)|транскрипційної]] активності лише однієї статевої [[X-хромосома|X-хромосоми]] у самиць та самців. Інактивація відбувається за правилом (n-1), де n&nbsp;— кількість X-хромосом у ядрі<ref name="GAat50">{{cite journal |author=Jeannie T. Lee |title=Gracefully ageing at 50, X-chromosome inactivation becomes a paradigm for RNA and chromatin control |journal=Nature Reviews Molecular Cell Biology |volume=12 |pages=815-826 |year=2011 |pmid=22108600 |doi=10.1038/nrm3231 }}</ref>. X-хромосома&nbsp;— одна з двох статевих хромосом у ссавців. У більшості ссавців самці мають статеву [[Y-хромосома|Y-хромосому]] та одну X-хромосому, тоді як у самиць&nbsp;— дві X-хромосоми.
 
Класичне визначення інактивації X-хромосоми&nbsp;— процес, в якому одна з двох статевих хромосом у самиць ссавців стає неактивною<ref>{{cite book | first =Trygve Tollefsbol | coauthors =Tamar Dvash, Guoping Fan | title = Handbook of Epigenetics | publisher =Elsevier Inc. | date = 2011 | pages =341-351 | | url = http://www.sciencedirect.com/science/book/9780123757098 | doi = | id = | isbn = 978-0-12-375709-8| mr = | zbl = | jfm = }}</ref>.
Рядок 13:
Роботи [[Теодор Бовері|Теодора Бовері]] ({{lang-en|Theodor Heinrich Boveri}}) 1888 року навели сильні доводи на підтримку гіпотези, що саме хромосоми є носіями генетичної інформації в клітині. Вже 1905 року [[Нетті Стівенс]] ({{lang-en|Nettie Maria Stevens}}) запропонувала теорію, що статеві хромосоми відрізняються у різних статей. Едмунд Вілсон ({{lang-en|Edmund Beecher Wilson}}) зробив аналогічне відкриття незалежно 1905 року. 1949 року роботи Мюрея Барра ({{lang-en|Murray Llewellyn Barr}}) довели, що стать диференційованих соматичних клітин модельних об'єктів може бути визначено шляхом підрахування структур в ядрі, яким дали назву [[Хромосома|тільця Барра]]<ref>{{cite journal |author=Murrey L. Barr & Ewart G. Bertram |title=A morphological distinction between neurones of the male and female, and the behaviour of the nucleolar satellite during accelerated nucleoprotein synthesis |journal=Nature |volume=163 |pages=676-677 |year=1949 |month=Apr |pmid=18120749 |doi=10.1038/163676a0}}</ref>.
 
1959 року [[Сусумо Оно]] ({{lang-en|Susumu Ohno}}) встановив, що тільця Барра&nbsp;— то є X-хромосома<ref name="GAat50"></ref>. 1959 року В. Вельшонс ({{lang-en|W. J. Welshons}}) і Ліане Расселл ({{lang-en|Liane B. Russell}}) довели, що миші-моносоміки по X-хромосомі, X0,&nbsp;— фенотипово нормальні, здатні до розмноження самиці, що навело на думку, що лише однієї X-хромосоми достатньо для нормального розвитку<ref>{{cite journal |author=Mary F. Lyon |title=Sex Chromatin and Gene Action in the Mammalian X-Chromosome |journal=Am J Hum Genet |volume=14 |issue=2 |pages=135–148 |year=1962 |pmid=14467629}}</ref>.
 
Мері Лайон ({{lang-en|Mary F. Lyon}}) 1961 року вивчала забарвлення хутра мишей, що є ознакою, зчепленою зі статтю, і кодується в X-хромосомі. Вона встановила, що самці XY завжди забарвлені монотонно, тоді як самиці XX можуть бути [[Фенотип|фенотиповими]] [[Мозаїцизм|мозаїками]]&nbsp;— мати різнозабарвлене хутро, а самці XXY також можуть мати різне забарвлення хутра. Таким чином Мері Лайон встановила, що неактивна X-хромосома (у тільцях Барра), може бути як батьківського, так і материнського походження<ref name="GAat50"></ref>.
 
З нагоди 50 років відкриття інактивації X-хромосоми у липні 2011&nbsp;року було проведено конференція [[EMBO|Європейської Організації Молекулярної Біології]]<ref>{{cite web|title=50 Years of X–inactivation Research – EMBO|url=http://cwp.embo.org/w11-06|date=20-24 July 2011|place=Oxford, United Kingdom|archiveurl=http://www.webcitation.org/6IvpqkHP4|archivedate=2013-08-17}}</ref>.
 
== Механізм інактивації ==
[[Файл:X chromosome inactivation v3.png|міні|праворуч|350пкс|Схема інактивації X-хромосоми в процесі диференціації клітини. Накопичення ''Xist'' РНК призводить до формування неактивного щільного хроматину, рекрутування комплексів, що модифікують [[Гістони|гістони]]. Гени не експресуються. Відбувається додаткове гіпоацетилювання гістону H4. [[Метилювання ДНК|Метилювання]] [[Промотор (біологія)|промоторних]] ділянок генів відбувається у пізню стадію інактивації X-хромосоми<ref name="GSiX-cI"></ref>.]]
У більшості ссавців, самиці мають дві Х-хромосоми, у той час як самці мають одну Х-хромосому й одну Y-хромосому. Y-хромосома визначає стать у ранньому ембріональному періоді шляхом експресії транскрипційного фактору, що кодується ''[[SRY]]'' геном, який вмикає каскад реакцій, що призводять до фенотипу самця. За відсутності ''SRY'' розвивається фенотип самиці<ref>{{cite journal |author=Wolf Reik & Annabelle Lewis |title=Co-evolution of X-chromosome inactivation and imprinting in mammals |journal=Nature Reviews Genetics |volume=6 |issue= |pages=403-410 |year=2005 |pmid=15818385 |doi=10.1038/nrg1602 }}</ref>. У самців (XY) і самиць (XX) виникає нерівновага в дозі генів, особливо враховуючи, що Y-хромосома набагато менша за Х-хромосому, і кодує лише невелику кількість генів. Інактивація X-хромосоми збалансовує таку нерівновагу.
 
Одна з Х-хромосом у клітинах самиць вимикається [[Епігенетика|епігенетично]], тобто послідовність [[нуклеотид]]ів у [[Дезоксирибонуклеїнова кислота|ДНК]] не змінюється. Замість цього утворюється щільний [[Гетерохроматин|гетерохроматин]]&nbsp;— фізико-хімічний стан всієї хромосоми чи її частини, в якому ускладнена взаємодія [[Фактори транскрипції|факторів транскрипції]] з ДНК&nbsp;— і процес зчитування [[РНК]] з цієї хромосоми не відбувається. Утворення гетерохроматину відбувається за допомогою [[Метилювання ДНК|метилювання ДНК]] та модифікації [[Гістони|гістонових]] білків, а при інактивації Х-хромосоми важливу роль відіграють довгі [[Некодуючі РНК|некодуючі РНК]]<ref name="yo-yo">{{cite journal |author=Wolf Reik, Anne C. Ferguson-Smith |title=Developmental biology: The X-inactivation yo-yo |journal=Nature |volume=438 |issue= |pages=297-298 |year=2005 |pmid=16292295 |doi=10.1038/438297a }}</ref>.
 
Процес інактивації X-хромосоми складається з декількох етапів<ref name="GSiX-cI">{{cite journal |author=Anton Wutz |title= Gene silencing in X-chromosome inactivation: advances in understanding facultative heterochromatin formation |journal=Nature Reviews Genetics |volume= |issue= |pages=542-553 |year=2011 |pmid=21765457 |doi=10.1038/nrg3035 }}</ref>:
Рядок 31:
* підтримання X-хромосоми в неактивному стані.
 
У подальшому неактивна X-хромосома залишається стабільно [[заглушення генів|заглушеною]]. У цьому важливу роль грає [[Метилювання ДНК|метилювання ДНК]]&nbsp;— епігенетичний процес, що полягає в додаванні метильної групи до нуклеотиду [[цитозин]]у. Така біохімічна зміна може підтримуватися довгий час і впливати на активність генів<ref>{{cite journal |author=Susan C. Wu & Yi Zhang |title=Active DNA demethylation: many roads lead to Rome |journal=Nature Reviews Molecular Cell Biology |volume=11 |issue= |pages=607–620 |year=2010 |pmid=20683471 |doi=10.1038/nrm2950 }}</ref>.
 
Компоненти гетерохроматину неактивної X-хромосоми відрізняються від гетерохроматину в інших хромосомах. На неактивній X-хромосомі знайдено варіант [[Гістони|гістонового]] білку macroH2A, та білок Trithorax. Також встановлено, що, на відміну від інших хромосом, білкові компоненти неактивної X-хромосоми розподілено рівномірно по всій її довжині<ref name="GSiX-cI"></ref><ref>[http://www.biol.univ.kiev.ua/public/pidruch/sivolob_afanasieva_chromosomes.pdf [[Сиволоб Андрій Володимирович|А.&nbsp;В.&nbsp;Сиволоб]], К.&nbsp;С.&nbsp;Афанасьєва, Молекулярна організація хромосом.&nbsp;— К. : Видавничо-поліграфічний центр «Київський університет», 2012, 182 с. (стор. 27)]</ref>.
 
Вивчення інактивації X-хромосоми пролило світло на декілька молекулярно-біологічних процесів: роль довгих некодуючих РНК, [[Геномний імпринтинг|геномний імпринтинг]] та соматичне парування хромосом у ссавців<ref name="GAat50"></ref>.
 
=== ЦІX&nbsp;— центр інактивації X-хромосоми ===
Рядок 42:
 
=== Xist ===
У межах ділянки центру інактивації X-хромосоми закодовано ген ''Xist'' ({{lang-en|X-inactive specific transcript}}), який транскриптується в довгу некодуючу РНК ''Xist''. ''Xist'' вкриває ту X-хромосому, що буде неактивною (спочатку в зоні ЦІX, а потім&nbsp;— по всій довжині хромосоми). В процесі ембріонального розвитку ''Xist'' експресується з обох хромосом, але потім в одній X-хромосомі експресія ''Xist'' припиняється (і саме ця хромосома залишиться активною). Придушення експресії ''Xist'' збігається в часі з початком інактивації X-хромосоми<ref name="RoXIC"></ref>.
 
При гетерозиготній мутації ''Xist'', тобто такій, коли нормальний ''Xist'' є лише на одній з двох гомологічних хромосом, та X-хромосома, в якій є мутантний ''Xist'', не інактивується<ref>{{cite journal |author= Monkhorst K, Jonkers I, Rentmeester E, Grosveld F, Gribnau J. |title= X Inactivation Counting and Choice Is a Stochastic Process: Evidence for Involvement of an X-Linked Activator |journal= Cell|volume=132 |issue= |pages=410-421 |year=2008 |pmid=18267073 |doi=10.1016/j.cell.2007.12.036 }}</ref>.
 
=== Tsix ===
З [[Локус (генетика)|локусу]] центру інактивації X-хромосоми зчитується [[Антисенсові РНК|антисенсовий транскрипт]] з комплементарного ланцюга ДНК того ж гену ''Xist''. Такій [[Некодуючі РНК|нкРНК]] дали назву ''Tsix'' (Xist написаний задом-наперед), і встановили, що ''Tsix''&nbsp;— негативний регулятор ''Xist'', і його експресія необхідна для підтримки X-хромосоми в активному стані. Багато праць вказують на те, що саме співвідношення ''Tsix''/''Xist'' важливе для вибору, який алель буде глушитись, і, відповідно, яку хромосому буде інактивовано<ref name="RoXIC"></ref>. Є дані, що саме ''Tsix'' призводить до асоціації двох гомологічних X-хромосом, і експресія ''Tsix'' РНК є необхідною, але не достатньою умовою для підрахунку й вибору хромосоми для інактивації<ref name="SwaX"></ref>
 
''Tsix'' стала першою відомою антисенсною РНК ссавців, що зустрічається в природі і має чітку функцію ''[[In vivo|in vivo]]''.
 
=== Додаткові регулятори ===
У зоні центру інактивації X-хромосоми знайдено велику кількість ділянок, які впливають на процес ІXХ. Такі ділянки впливають на процес інактивації X-хромосоми як у цис-, так і в транс-положенні, тобто як на одній і тій же хромосомі, на якій вони розташовані ([[Цис-регуляторний елемент|цис-регуляторний елемент]]), так і на іншій ([[Транс-регуляторний елемент|транс-регуляторний елемент]]). Багато некодуючих РНК впливають на активність ''Xist'' та ''Tsix'' (''Jpx'', ''Ftx'' та ''Tsx'').
 
==== Xite ====
Рядок 61:
 
== Серія активацій та інактивацій X-хромосом ==
На початкових стадіях розвитку є різниця, якого походження X-хромосома, батьківського чи материнського. З початку [[ембріогенез]]у X-хромосома батьківського походження завжди неактивна. В цьому процесі важливу роль грає [[Геномний імпринтинг|геномний імпринтинг]]. Потім, у період формування [[Бластула|бластули]] обидві X-хромосоми активуються<ref name="yo-yo"></ref>. У подальшому розвитку в ембріональних клітинах інактивація X-хромосом відбувається в довільному порядку, незалежно від походження X-хромосом. Але в позаембріональних тканинах (включно з [[Трофобласт|трофобластом]], що формує більшу частину [[Плацента|плаценти]]) активною залишається лише X-хромосома від матері, а батьківська X-хромосома інактивується<ref name="GAat50"></ref>.
 
Далі в зародку при формуванні майбутніх статевих клітин ([[Гаметогенез|гаметогенез]]) відбувається наступний етап активацій X-хромосом перед [[Мейоз|мейотичним поділом]]. Кожна з X-хромосом отримує постійну імпринтну мітку, що вказує, якого вона походження.
 
== Гени, що зчитуються з неактивної X-хромосоми ==
Рядок 73:
У кроликів та людей ''Xist''-гомолог не підлягає імпринтингу, ''Xist'' зчитується з обох хромосом. У кроликів це може ввімкнути процес ІXХ на обох X-хромосомах<ref>{{cite journal |author=Okamoto I, Patrat C, Thépot D, Peynot N, Fauque P, Daniel N, Diabangouaya P, Wolf JP, Renard JP, Duranthon V, Heard E. |title= Eutherian mammals use diverse strategies to initiate X-chromosome inactivation during development |journal= Nature |volume= 472 |issue= |pages= 370–374 |year= 2011 |pmid= 21471966 |doi= 10.1038/nature09872 }}</ref>.
 
Більше того, X-хромосоми в багатьох видів мають досить специфічний набір генів: такі гени мають низький рівень експресії в соматичних тканинах, але високий рівень експресії&nbsp;— у тканинах, які беруть участь у репродуктивних функціях організму (наприклад, яєчники)<ref name="X-linked compens"></ref>.
 
=== XACT РНК у людини ===
Рядок 84:
Раніше вважалося, що вибір хромосоми для інактивації повністю випадковий, і кожна з двох гомологічних X-хромосом буде інактивована з імовірністю 50%. Але з'явилися публікації, які доводять, що в деяких модельних організмах генетичні фактори впливають на вибір. Так, у мишей існують регуляторні елементи ({{lang-en|Xce, X-controlling element}}), які мають три алельні форми, і одна з них, Xce<sup>c</sup>, частіше зустрічається в активній X-хромосомі, тоді як Xce<sup>a</sup> частіше зустрічається в неактивній<ref name="X-ch">{{cite journal |author=Renault NK, Pritchett SM, Howell RE, Greer WL, Sapienza C, Orstavik KH, Hamilton DC. |title=Human X-chromosome inactivation pattern distributions fit a model of genetically influenced choice better than models of completely random choice |journal=European Journal of Human Genetics |volume= |issue= |pages= |year=2013 |pmid=23652377 |doi=10.1038/ejhg.2013.84 }}</ref>.
 
Залишається нез'ясованим, чи в довільному порядку відбувається інактивація X-хромосоми в людини. Нещодавні дослідження вказують на те, що генетичне оточення може впливати на вибір X-хромосоми, яку буде інактивовано<ref name="X-ch"></ref>.
 
== Див. також ==
Рядок 125:
[[Категорія:Експресія генів]]
[[Категорія:Епігенетика]]
 
{{Link GA|ca}}
Отримано з https://uk.wikipedia.org/wiki/Інактивація_X-хромосоми