X-kromosoom: määratlus, roll sugu määramisel ja X-inaktiveerimine

Avasta X-kromosoomi määratlus, roll sugu määramisel, X-inaktiveerimise mehhanism ja kuidas see mõjutab geeniekspressiooni ning nähtavaid tunnuseid.

X-kromosoom on üks kahest sugukromosoomist imetajatel. Need otsustavad inimese soo (sugu). Teine sugukromosoom on Y-kromosoom. Inimese X-kromosoom on suur ja sisaldab ligikaudu 155 miljonit aluspaari ning sadu geene, mis mõjutavad nii sugupoolset arengut kui ka mitmeid muid kehalisi protsesse.

Emastel on kaks X-kromosoomi, isastel on üks X ja üks Y. Munarakk on alati ühe X-kromosoomi kandja, samas kui spermad kannavad kas X- või Y-kromosoomi. Nii määratakse sugu inimestel ja enamikul teistel imetajatel: kui munarakk ühineb X-kandva spermaga tekib tüdruk (XX), kui Y-kandva spermaga tekib poiss (XY). Kuigi emasloomadel on kaks X-kromosoomi, võib igas rakus olla ainult üks X-kromosoom aktiivne – see on osa organismi mehhanismist, et vältida liigset geenide väljendust, mida põhjustaks kahe aktiivse X-kromosoomi olemasolu.

X-inaktiveerimine (Lyon-efekt)

X-inaktiveerimine on protsess, mille käigus deaktiveeritakse ühes kahest X-kromosoomist osa või kogu selle geenisisu. See toimub varases loote arengujärgus ja igas rakus valitakse juhuslikult kas ema- või isa poolt päritud X-kromosoomi inaktiveeritakse. Inaktiveeritud X-kromosoom tihedalt pakkub ning seda nimetatakse ka Barr-kehaks.

Inaktiveerimine ei ole täielik: mõned geenid, eriti pseudoautososmaalsed piirkonnad (PAR), vabanemise tõttu Y-kromosoomil olevatest vastavatest geenidest, ei inaktiveeru ja jäävad avalduma. X-inaktiveerimise mehhanism hõlmab spetsiifilise RNA (XIST) sünteesi, mis katab inaktiveeritava X-i, samuti histoonide muutusi ja DNA metüülimist, mis kokkuvõttes vähendavad geenide aktiivsust.

Motoorika ja tagajärjed: mosaiiksus ja iseloomulikud nähtused

Tulemusena tekib emaste kudedes mosaiiksus – erinevates rakkudes on aktiivne kas ema- või isa X-kromosoom. See seletab näiteks calico-kasside iseloomulikku mustri tekke: karva värvumasu geenid on X-seotud ja eri rakkude X-inaktiveerimine põhjustab laigulise värvimustri (mustad ja oranžid laigud).

X-inaktiveerimisel on suur tähendus ka pärilike haiguste avaldumisel. Kuna isased on X-kromosoomi suhtes hemizügootsed (ühe X-iga), avalduvad X-seotud retsessiivsed haigused sagedamini isastel. Emasloomad, kellel on kaks X-i, võivad olla kandjad ja mõnikord mosaiikseid sümptomeid näidata sõltuvalt sellest, millistes rakkudes on mutantne geen aktiivne.

Pärandumisreeglid ja kliinilised seisundid

• X-seotud retsessiivne: haigus avaldub tavaliselt isastel (näited: värvipimedus, hemofilia, Duchenne’i lihasdüstroofia). Emasloomad võivad olla sümptomitevabad kandjad.
• X-seotud dominantne: võib avalduda nii emastel kui ka isastel, kuid manifestatsioon ja raskusaste võivad erineda X-inaktiveerimise ja geenidosise järgi.
• Turneri sündroom (45,X): naisel puudub üks X-kromosoom – see põhjustab lühemat kasvu, suguelundite arengu häireid ja muid tunnuseid.
• Klinefelteri sündroom (47,XXY): isastel on lisaks tavalisele X-ile veel üks X – see võib mõjutada sugulist küpsust, viljakust ja muid omadusi.

Erinevused imetajate vahel ja üldine tähendus

Mammalitel on X-inaktiveerimine tavaliselt juhuslik (ema või isa X), kuid mõned loomaliigid, nagu mõned kahepaiksed ja lõunapoolkera loomad, kasutavad teistsuguseid mehhanisme. Marsupiaalidel on näiteks sageli ema- või isa-X suunatud inaktiveerimine (püsiv paternal inaktiveerimine).

Üldiselt tagab X-kromosoomi olemasolu ja selle regulatsioon tasakaalu geenide väljenduses kahe X-ga emastel ning võimaldab selge sugu määramist isastel ja emastel. X-inaktiveerimine, XIST- RNA ja Barr-keha on tähtsad kontseptsioonid, et mõista, miks X-seotud geenid avalduvad nii, nagu nad avalduvad, ja miks mõningad pärilikud haigused käituvad eri sugude lõikes erinevalt.

Küsimused ja vastused

K: Mis on X-kromosoom?

K: Milline teine sugukromosoom on peale X-kromosoomi olemas?

K: Mitu X-kromosoomi on emasloomadel?

K: Mitu X-kromosoomi on meestel?

K: Mida kannab munarakkond?

K: Mida kannavad spermad?

K: Mis on X-inaktiveerimine?

Otsing