Инактивация одной из двух х хромосом. Исследование неравновесной (неслучайной) инактивации Х-хромосомы. Особенности проведения исследования
Инактивация Х-хромосомы у млекопитающих
Основное генетическое различие между полами заключается в наличии разного числа Х-хромосом - одна Х-хромосома у самцов и две у самок. Для того, чтобы компенсировать лишнюю дозу гена, у самок происходит инактивация Х-хромосомы. В раннем эмбриогенезе в эпибласте полностью инактивируется одна из Х-хромосом. Она конденсируется, переходя в неактивное состояние, превращаясь в тельце Барра (рис.1). Процесс инактивации Х-хромосомы называется дозовой компенсацией.
рис.1 Клеточное ядро самки с тельцем Барра - конденсированная Х-хромосома на фоне деконденсированных хромосом в интерфазе
Имеется два вида инактивации - специфическая, когда инактивируется определенная Х-хромосома, например только отцовская Х-хромосома у сумчатых (кенгуру), и случайная, когда выбор того, какая Х-хромосома будет инактивирована случаен (плацентарные млекопитающие). Хотя во внезародышевых органах плацентарных также происходит специфическая инактивация.
Центром инактивации является участок Х-хромосомы, называемый Xic (рис.2, 3), имеющий длину по разным данным 35, 80 тпн, или даже больше, что зависит от рассматривания прилежащих последовательностей, участвующих в регуляции инактивации. Xic содержит, как минимум, Xist - ген, кодирующий нетранслируемую RNA, Tsix - антисмысловой локус, содержащий различно метилируемый минисателлитный маркер DXPas34. Так же, очевидно, в формировании Xic участвует последовательность на 3" конце Xist. Вероятно, что другие регулирующие последовательности лежат дальше 3" конца гена Xist. Один из таких регуляторов содержит Xce локус, открытый как модификатор выбора Х-хромосомной инактивации.
рис. 2 (A) На рисунке показаны основные элементы инактивирующего центра, гены Xist и антисмысловой ген Tsix, соседние гены Tsx, Brx и Cdx. Предполагаемые участки, ответственные за выбор (красн.), счет дозы хромосом (желт.), и Xce (син.). Предполагаемые участки 35 kb и 80 kb мышиного Xic. (B) Этапы инактивации Х-хромосомы.
рис.3 Транскрипционная карта Xic района у мыши и человека. Показано 11 генов мышиного Xic района: Xpct, Xist, Tsx, Tsix, Chic1, Cdx4, NapIl2, Cnbp2, Ftx, Jpx и Ppnx. Гены, кодирующие белки, показаны желтым. РНК четырех из 11 генов Xist, Tsix, Ftx и Jpx нетранслируются, показаны красным. Гены, обнаруженные у мышей и человека, консервативны, кроме Ppnx и Tsix. Tsx у человека стал псевдогеном. Человеческий Xic длиннее мышиного примерно в три раза. Не смотря на такую разницу в размерах, расположение и ориентация генов одинакова. Исключением является Xpct, который имеет одинаковое положение, но инвертированную ориентацию. Места диметилирования лизина 9 в гистоне H3 и гиперацетилирования H4 показаны синим и зеленым под транскрипционной картой. Отдельно показаны минимальный промотор гена Xist, занимающий позицию -81- +1, и регуляторный элемент - сайленсер.
Инактивация разделяется на стадии: определение дозы, выбор, инициация, устанавливание и поддержание. Эти процессы являются генетически различными и все они, кроме поддержания, контролируются Xic.
Во время счета дозы клетка определяет число Х-хромосом относительно числа аутосом. Помимо локусов на аутосомах в этом этапе принимает участие участок за 3" конце Xist.
Во время выбора происходит определение того, какая из двух Х хромосом будет инактивирована. В этом процессе принимает участие последовательности в пределах Xist, Tsix и Xce.
Выбор того, какая Х-хромосома инактивируется, случаен, но это может регулироваться аллелями Xce (X-linced X controlling element). В различных мышиных линиях было обнаружено три таких аллеля - слабый Xcea, промежуточный Xceb и сильный Xcec. В гетерозиготах наиболее часто инактивируются те, которые несут более слабый аллель. Например, степень инактивации у гетерозигот Xcea/Xcec приблизительно 25:75. У гомозигот выбор происходит случайно. Xce локус расположен вблизи Xic. Предполагается, что Xce связывают транс-факторы, регулирующие работу генов в Xic, предопределяя выбор между Х-хромосомами. Инактивацию Х-хромосом можно увидеть, используя мышей с мутацией по гену окраски шерсти (например brindled ) на одной Х-хромосоме и нормальный ген на другой. Клетки дикого типа дают черный цвет, а мутантные белый. (рис.4)
рис.4 Визуализация инактивации определенной Х хромосомы.
В недифференцированных клетках изначально гены Xist и Tsix экспрессируются одновременно на каждой Х-хромосоме. Но позже на одной из Х-хромосом репрессируется ген Tsix, что ведет к увеличению уровня экспрессии Xist. РНК Xist присоединяет различные белки, образуя комплексы, которые распределяются вдоль всей Х-хромосомы, запуская ее инактивацию. На другой хромосоме не происходит репрессии гена Tsix и его антисмысловая РНК связывает РНК Xist, блокируя ее накопление (рис.5). Такая хромосома останется в активном состоянии. РНК гена Xist не способна переходить с одной Х-хромосомы на другую.
Рис.5 Модель работы Tsix. (A) Во время транскрипции Tsix блокируется транскрипция Xist. (B) Транскрипция Xist подавлятеся антисмысловой ориентацией RNA-полимеразы и всего транскрипционного комплекса. (С) Сайты, к которыми присоединяются РНК Xist-связывающие белки, могут блокироваться слиянием смысловой и антисмысловой РНК. (D) Появление нестабильного комплекса слившихся смысловой и антисмысловой РНК.
На более поздних этапах происходит замена H2A гистона его аналогом macro H2A (см. обзор Гистоны) и метилирование H3K27, участие различных транс-факторов, CpG метилирование ДНК в промоторах. В конечном итоге происходит установление гетерохроматина по общей концепции (см. обзор Гетерохроматин). Поддержание инактивации.
Инициация инактивации контролируется эксперссией Xist и, однажды установившись, инактивированное состояние больше не зависит от Xic и Xist. На гибридах человеческих и мышиных клеток показвно, что при делеции гена Xist человеческая Х-хромосома поддерживает инактивированное состояние, что указывает на независимое от Xist поддержание инактивации Х-хромосомы. Хотя присутствие Xist после установления инактивации стабилизирует ее.
Инактивация Х-хромосомы у Drosophila
Сокращения:
Xic - Х inactivation centre -Центр инактивации Х-хромосомы.
Xi -X inactive - инактивируемая Х хромосома.
Xa - X-active - активируемая Х хромосома.
Barr и соавторы (1950), Klinger (1957) и др. предполагали, что половой хроматин образуется гетерохроматическими районами двух половых хромосом (XX). Доказательством этого они считали тот факт, что половой хроматин встречается в клетках самок млекопитающих, имеющих две Х-хромосомы, чего не наблюдается в клетках самцов, где присутствует только одна Х-хромосома. Незначительный процент клеток, содержащих половой хроматин, и его малая величина у самцов ставились в связь с тем, что из-за малых размеров Х-хромосомы в клетках мужских организмов не хватает материала для формирования телец Барра. Однако эта гипотеза в дальнейшем не подтвердилась. Против нее свидетельствовал, в частности, тот факт, что половой хроматин не обнаруживался в полиплоидных клетках самцов, где число Х-хромосом было достаточно для его формирования (Klinger, Schwarzacher, 1960)*.
Позднее было доказано, что половой хроматин образуется за счет одной Х-хромосомы. Ohno и соавторы (1959) исследовали цикл клеток крысы, установив, что только одна Х-хромосома клеток самки находится в гетеропикнотическом состоянии и в интерфазном ядре образует основную массу полового хроматина. То же самое было обнаружено и в клетках рака молочной железы мышей разных линий (Ohno, Hauschka, 1960) (рис. 2).
Рис. 2. Метафазные пластинки нормальной женской клетки до и после ауторадиографии. Стрелка указывает на поздноредуплицирующуюся Х-хромосому (по Kikuchi, Sandberg, 1965).
В дальнейшем Ohno и Makino (1961), используя радиоактивную метку (Н3-тимидин) и авторадиографию в культуре ткани костного мозга индивидов с различным числом Х-хромосом в соматических клетках, обнаружили, что только одна Х-хромосома редуплицируется одновременно с аутосомами, подвергаясь спирализации и инактивации, а вторая Х-хромосома отстает в своем цикле. Исследования Taylor (1960), Morishima и соавторов (1962), German (1964) и др. подтвердили существование поздно редуплицирующейся Х-хромосомы, находящейся в гетеропикнотическом состоянии, обычно располагающейся по периферии интерфазного ядра и цитологически обнаруживающейся в виде телец Барра.
Было установлено, что по количеству глыбок полового хроматина можно судить о числе Х-хромосом. Согласно правилу Stewart (1960), количество глыбок полового хроматина в каждом диплоидном наборе равно n-1 (n - число Х-хромосом). Так, например, в тетра-плоидных клетках и интерфазных ядрах содержатся два тельца полового хроматина. Женщины Х0-негативны по половому хроматину, а клетки женщин - XX и мужчин - XXY несут лишь по одному тельцу полового хроматина (А. А. Прокофьева-Бельговская, 1963; Barr, 1959).
Учение об инактивации одной из Х-хромосом в соматических клетках женского организма было сформулировано почти одновременно несколькими исследователями, работавшими независимо друг от друга. Например, Beutler и соавторы (1962) показали, что ферменты, контролируемые генами, локализованными в Х-хромосоме, обнаруживаются примерно в одинаковом количестве как у женщин, так и у мужчин, хотя, казалось бы, у женщин таких ферментов при наличии двух Х-хромосом должно быть в 2 раза больше. Отсюда следовало, что из двух Х-хромосом клеток женского организма функционирует только одна, а вторая - инактивирована и образует глыбку полового хроматина. Было также доказано, что у женщин-гетерозигот по дефициту энзима Г6ФД имеются две популяции эритроцитов: одна - с нормальным и вторая с мутантным геном (Beutler et al., 1962; Gartler et al„ 1962a, b).
Примерно в то же время были опубликованы еще две сходные гипотезы -«инактивированной Х-хромосомы» (Lyon, 1961, 1962) и «фиксированной дифференциации Х-хромосомы» (Grumbach et al., 1960, 1962). Однако Lyon первой более четко сформулировала основные закономерности поведения Х-хромосом в клетках млекопитающих.
Переход одной из Х-хромосом в гетеропикнотическое состояние означает ее инактивацию, преследующую цель «компенсации дозы»: в клетках женского и мужского организма остается по одной активно функционирующей Х-хромосоме. Считается, что Y-хромосома содержит в основном локусы, определяющие развитие организма в сторону мужского пола (Galton, 1966).
Основные положения гипотезы Lyon сводятся к тому, что у млекопитающих в клетках развивающегося эмбриона женского пола, находящегося на ранних стадиях формирования, происходит переход в гетеропикнотическое состояние (инактивация) одной из Х-хромосом. В одних клетках инактивации подвергается отцовская, в других - материнская (по происхождению) Х-хромосома.
A. A. Prokofjeva-Belgovskaya (1966), а также Grumbach и соавторы (1962) указывают, что у насекомых (дрозофила) в противоположность тому, что наблюдается у млекопитающих, инактивации подвергается только отцовская Х-хромосома, сохраняющая в клетках взрослых особей свое гетеропикнотическое состояние. Последнее характерно для хромосомы на всех стадиях сперматогенеза.
В каждой клетке эмбриона женского пола у млекопитающих выбор того, какая Х-хромосома будет инактивирована- отцовская или материнская,- происходит случайно **. Поэтому представляется справедливым замечание, которое сделал Griineberg (1967): так как предполагается, что инактивация происходит па ранних стадиях развития, когда клетки данной структуры весьма немногочисленны, то случайный подбор «образцов инактивации» может вести к неравномерному распределению клеток с нормальным и мутантным фенотипом (у взрослых особей); допустимо даже, что все клетки могут быть одного «сорта».
Таким образом, возникает мозаичность соматических клеток женского организма: в одних клетках половой хроматин образован гетеропикнотической Х-хромосомой отцовского, в других - материнского происхождения. При наличии гетерозиготности эта мозаичность может служить объектом генетического анализа.
Lyon приводит некоторые доказательства справедливости своей гипотезы. Например, мыши с генотипом Х0 имеют нормальный фенотип; это указывает на то, что одна Х-хромосома оказывается достаточной для нормального развития организма. Мыши, гетерозиготные по локусу, сцепленному с полом, имеют мозаичный фенотип; все сцепленные с полом мутанты по окраске шерсти отличаются этой особенностью. Такая же мозаичность развивается и в случае транслокации аутосомного сегмента на гетеропикнотическую Х-хромосому (см. главу VI).
В опытах на самках мышей, гетерозиготных по двум неаллельным генам, Lyon (1963) показала, что в том случае, когда гены-мутанты расположены на разных Х-хромосомах, одновременной фенотипической экспрессии обоих мутантов в одних и тех же участках тела (например, при изучении окраски шерсти) не наблюдалось. Эти опыты подтверждали справедливость учения о неактивной Х-хромосоме.
De Mars (1967) предполагает, что в Х-хромосоме имеются специальные гены, выделяющие вещества, индуцирующие спирализацию Х-хромосомы. Этот эффект De Mars считает элементарным процессом репрессии, охватывающим целиком всю гетеропикнотическую Х-хромосому и препятствующим ее репликации и считыванию генетической информации. При этом видимая в световом микроскопе конденсация хроматина является частым, но не обязательным условием репрессии неактивной Х-хромосомы.
В соответствии с гипотезой Лайон способность Х-хромосомы к переходу в гетеропикнотическое состояние наследуется в клеточных поколениях. Comings (1966) приводит литературные данные, подтверждающие это положение: клоны фибробластов, взятых у одной негритянки, гетерозиготной по электрофоретическим А- и В-вариантам сцепленного с Х-хромосомой энзима Г6ФД, синтезировали только А- или только В-линию, но не обе вместе. Comings, используя депрессоры Х-хромосомы (полиэтиленсульфонат и другие полианионы), на культуре фибробластов показал, что эти агенты не дают эффекта де-репрессии, из чего следовало, что инактивация обусловлена не спирализацией хромосомы, а ядерными протеинами.
Такой вывод покоится на том основании, что в опытах автора, несмотря на уменьшение в культуре числа фибробластов, имеющих половой хроматин, каждый клон гетерозиготных клеток обнаруживал присутствие только одного из вариантов энзима Г6ФД (А или В).
Гипотезу Лайон подвергает критическому анализу Griineberg (1966, 1967). Изучив эффект сцепленных с полом генов, он делает вывод, что гипотеза Лайон отвергается на многоклеточном и частично подтверждается на клеточном уровне. Выделив из известных 60 генов человека, сцепленных с полом, 26 генов с доказанной гетерозиготностью, он подразделил их на три группы. В первую группу (17 генов, например, дальтонизма) вошли гены, для которых известен лишь большой (многоклеточный) эффект; во вторую - 4 гена с гуморальной проявляемостью (гемофилия и др.); в третью - 5 генов, действие которых прослеживается на клеточном уровне (например, дефицит энзима Г6ФД и др.).
Мы не имеем возможности подробно остановиться на этой работе, однако отметим, что не всегда позиция автора представляется достаточно обоснованной. Отклонения фенотипа (на многоклеточном уровне) от того, который можно было бы предсказать на основании гипотезы Лайон, могут развиваться в силу многих, еще неясных причин. Lion (1961) отмечает, например, что наличие определенного числа нормальных клеток, присутствующих в мозаике с мутантными, может обеспечивать нормальный фенотип; в других случаях в аналогичной ситуации возможна неполная пенетрантность признака у гетерозигот. Такую трактовку можно признать вполне приемлемой. А. А. Нейфах (1965) указывает, что клетки различного генотипа могут обмениваться продуктами своей жизнедеятельности, при этом мутантные клетки приобретают нормальный фенотип. Эти, в частности, соображения необходимо учитывать при оценке эффекта генов на многоклеточном уровне.
Отклонения со стороны фенотипа, противоречащие на первый взгляд гипотезе Лайон, могут стоять в связи с существованием в неактивной Х-хромосоме активно функционирующих локусов (см. главу VI).
Учение о генетической инактивации Х-хромосомы подробно излагается в работах А. Ф. Захарова (1968), Lyon (1966), Ohno (1967) и др.
Кроме гипотезы Лайон, имеется, как уже отмечалось, еще одна, родственная ей гипотеза «фиксированной дифференциации Х-хромосомы», выдвинутая примерно в то же время Grumbach и соавторами (1960, 1962, 1963). Эти авторы защищают те же представления, что и Lyon. Они показали, что содержание энзима Г6ФД в эритроцитах мужчин и женщин лежит в пределах нормы. Это обстоятельство Grumbach и сотрудники рассматривают как веское доказательство учения о «единственной активной Х-хромосоме». Рассматривая инактивацию гетеропикнотических Х-хромосом как механизм «компенсации дозы», они отмечают, что экстрааутосомы в противоположность сверхчисленным половым хромосомам обычно служат причиной сильных фенотипических сдвигов, поскольку они остаются в активном состоянии.
Существенным моментом исследований на мышах, предпринятых Grumbach с соавторами, являются данные о том, что в соматических клетках женского организма гетерохроматинизации, т. е. инактивации, как правило, подвергается структурно измененная Х-хромосома (деления, транслокация аутосомных сегментов)***. Характерно, что в этих случаях величина телец Барра отражает характер структурного нарушения формирующей их Х-хромосомы (уменьшение в случае делеции, увеличение при транслокации)****. Эту закономерность подтвердили Klinger и соавторы (1965), а также Ockey и соавторы (1966).
Очевидная предпочтительная гетерохроматинизация измененной Х-хромосомы, по Grumbach и соавторам (1963), Gartler и Sparkes (1963), может объясняться селекцией клеток, происходящей после того, как во всех эмбриональных клетках произошла гетерохроматинизация одной из Х-хромосом (наугад: в одних клетках отцовской, в других - материнской). В случае транслокации аутосомного элемента на Х-хромосому инактивация последней влечет за собой, как показали некоторые авторы, инактивацию и прикрепившихся аутосомных локусов, В результате возникает несбалансированность генотипа и из-за понижения жизнеспособности клетки с измененной Х-хромосой постепенно элиминируются.
Однако при возникновении трисомии по транслоцированному аутосомному сегменту, наоборот, вполне жизнеспособными могут оказаться как клеточные варианты с инактивированной Х-хромосомой, несущей аутосомный элемент, так и клетки с нормальным набором XX.
Инактивация аберрантной Х-хромосомы, таким образом, может обеспечивать генетическую сбалансированность, при этом состояние анеуплоидности носит лишь кажущийся характер.
Представляет интерес и другое объяснение, которое предлагают Grumbach и соавторы для анализа факта предпочтительной инактивации структурно измененных Х-хромосом. Авторы говорят о так называемой селективной индукции, развивая «модель эписомального фактора».
Некоторый эписомальный фактор в период раннего эмбриогенеза инкорпорируется в Х-хромосому, в ее специальный рецептивный локус (в каждой клетке). Сразу после этого происходит выработка вещества, которое комбинируется с другим неинкорпорированным фактором клетки и инактивируется им. Поэтому другая Х-хромосо-ма теряет возможность перехода в изопикнотическое состояние. На базе этих представлений можно легко понять хорошо известный фактор, заключающийся в том, что в клетках, независимо от общего числа Х-хромосом, всегда присутствует только одна изопикнотическая хромосома, успевающая (в ранних эмбриональных клетках) первой захватить гипотетический эписомальный фактор.
Grumbach и соавторы допускают еще, что Х-хромосома, лишившаяся эписомального фактора, начинает продуцировать вещество, репрессирующее синтез молекул РНК на ДНК (типа актиномицина D) и способное как-то тормозить способность ДНК к репликации (что соответствует явлению запаздывания гетероциклической Х-хромосомы в митотическом цикле).
Роль эписомального фактора, таким образом, сводится к предупреждению образования вещества репрессора в Х-хромосоме, которая должна остаться в активном состоянии. Эта схема хорошо объясняет факт предпочтительной гетерохроматинизации Х-хромосомы, имеющей делецию (утрата рецептивного локуса, захватывающего эписомальный фактор), но не может удовлетворительно трактовать это явление, если имеется Х-хромосома с транслоцированным аутосомным участком. Evans и соавторы (1965) не подтвердили факта предпочтительной гетерохроматинизации структурно измененной Х-хромосомы (Х-аутосомная транслокация) в клетках у мышей.
* Villaescusa (1967) обнаружил, что 10-29% таких высокоплоидных клеток, как мегакариобласты и мегакариоциты костного мозга и селезенки самцов крыс, содержат тельца Барра.
** Ауторадиографический анализ кариологических данных, полученных на лейкоцитах мула, подтверждает это положение (Mukherjee, Sinha, 1964).
*** Grumbach и соавторы ссылаются на работу Ohno (1962), который не нашел такой предпочтительной гетерохроматинизации структурно измененной Х-хромосомы в клетках у мышей.
**** Taft и соавторы (1965) нашли, что при кариотипе XX площадь тельца полового хроматина ядер буккальных клеток составляет 0,70-0,84 µ 2 , при делении длинного плеча Х-хромосомы - 0,34 µ 2 , а при наличии изохромосомы-Х-0,89-0,97 µ 2 .
Инактивация Х-хромосомы — процесс, в ходе которого инактивируется одна из двух копий Х-хромосом, представленных в клетках.
В норме у женщины в клетках содержится 2 Х-хромосомы, а мужчины одна Х- и одна У-хромосома. Инактивация одной Х-хромосомы у женщин происходит для того, чтобы с двух копий Х-хромосом у женщин не образовывалось вдвое больше продуктов соответствующих генов, чем у мужчин. Такой процесс называется дозовой компенсацией генов. В норме выбор Х-хромосомы, которая будет инактивирована в каждой клетке случаен. Однако в некоторых ситуациях наблюдается так называемая «неслучайная инактивация Х-хромосомы». Это состояние, когда в большинстве клеток преимущественно инактивирована одна и та же Х-хромосома.
Наличие неслучайной инактивации может свидетельствовать о наличии минимальных перестроек в одной из Х-хромосом, что в свою очередь может влиять на функцию яичников, а в некоторых случаях быть причиной бесплодия у женщин.
Половые хромосомы (по Susumu Ohno, 1967) произошли от аутосом, которые в ходе эволюции дифференцировались генетически и морфологически, образовав хромосомы X и Y. Хромосома Y является результатом длительной прогрессивной „специализации", в процессе которой были сохранены гены дифференцировки пола и утеряны почти все аутосомные гены, а размеры хромосомы стали намного меньше. Хромосома X сохранила не только исходную форму, но также и большинство генов, как аутосомных, так и связанных с половой дифференцировкой. Различия в половых хромосомах не случайны, а имеют важное биологическое значение, так как они:
Препятствуют обмену генами между хромосомами X и Y в мейозе и обеспечивают сохранение в чистом виде половых детерминант каждой из половых хромосом;
Обеспечивают образование при оплодотворении зигот разного пола: XX или XY.
Половые хромосомы (гоносомы, гетеросомы) отличаются по структуре (длина, положение центромеры, количество гетерохроматина) и по содержанию генов.
Хромосома X - средняя метацентрическая хромосома (группа С); представлена в соматических клетках обоих полов: в двойном экземпляре в женском кариотипе - 46,ХХ и в единственном экземпляре - в кариотипе мужчин - 46,XY. В половых клетках хромосома X представлена следующим образом: в одном экземпляре во всех яйцеклетках и у 50% сперматозоидов. Хромосома X богата эухроматиновыми участками и содержит 1336 генов, среди которых:
■ структурные соматические гены (например, гены групп крови Xg, факторов свертывания крови VIII и IX, фермента 6-фосфатдегидрогеназы, цветного зрения и др.);
■ регуляторные гены феминизации,
■ структурные гены феминизации,
■ структурные гены маскулинизации.
Хромосома Y -мелкая акроцентрическая хромосома (группа G); 2/3 дистального плеча q представлены гетерохроматином в генетически неактивном состоянии. Хромосома Y представлена одним экземпляром во всех соматических клетках индивидов мужского пола с кариотипом 46ХY и у 50% сперматозоидов. Она содержит около 300 генов среди которых:
■ регуляторные гены маскулинизации (SRY=Tdf)
■ гены обеспечивающие фертильность (AZF1, AZF2)
■ структурные соматические гены (фактор контроля роста зубов, рецептор интерлейкина)
■ псевдогены.
Так как в женском кариотипе две хромосомы X, а у мужчин - только одна, то логично предположить, что в клетках женского организма должно быть в два раза больше конечных продуктов генов, локализованных в хромосоме X, чем в клетках мужчин. Однако, в реальности это не так, так как одна из хромосом X у женщин (в норме) или у индивидуумов с дополнительной хромосомой X (при патологии) инактивируется. В результате активной у обоих полов остается лишь одна хромосома X. Данное явление называется компенсацией сцепленных с X хромосомой генов
Гипотеза компенсации была сформулирована М. Лайон в 1961 году и включает три основных положения :
I. В соматических клетках млекопитающих активной является одна хромосома X, в то время как другая - инактивируется путем гетерохроматинизации с образованием тельца Барра, различимого в интерфазном ядре; инактивированная хромосома X реплицируется в конце фазы S.
II. Инактивация происходит на 16-й день эмбрионального развития, когда эмбрион состоит из ~3000-4000 клеток. До этого момента в каждой клетке женского эмбриона функционируют обе хромосомы X, т.е. вырабатывается вдвое больше, чем у мужских эмбрионов,- мРНК и ферментов, закодированных генами Х-хромосомы; вследствие этого, эмбрионы 46,ХХ,я 46,XY биохимически и функционально отличаются. Инактивация одной Х-хромосомы остается в дальнейшем неизменной у всех потомков данной клетки.
III. Процесс инактивации носит случайный характер, поэтому в половине клеток активной сохраняется материнская хромосома X, а в другой половине клеток активной остается отцовская хромосома X.