X chromosoma – lytinė chromosoma: apibrėžimas, funkcijos ir inaktyvacija

Sužinokite X chromosomos reikšmę: apibrėžimas, funkcijos, X inaktyvacija ir jos poveikis genams bei fenotipams — aiškiai, moksliniu ir suprantamu stiliumi.

X chromosoma yra viena iš dviejų žinduolių lytinių chromosomų. Ji lemia individo lytį (gender) ir neša daug genų, svarbių ne tik lytiniams požymiams, bet ir įvairioms organizmo funkcijoms. Kita lytinė chromosoma yra Y chromosoma. Žmogaus X chromosoma yra didelė — jos ilgis yra apie 155–156 milijonų bazių porų, ir joje randama šimtai genų (apytiksliai 800–900 baltymų koduojančių genų), dauguma kurių neturi tiesioginio ryšio su lytimi.

Moterys turi dvi X chromosomas (karyotipas XX), vyrai – vieną X ir vieną Y (karyotipas XY). Kiaušinėlis visada perduoda vieną X chromosomą, o spermatozoidai gali turėti arba X, arba Y chromosomą; taip nustatoma žmonių ir daugumos kitų žinduolių lytis. Tuo pačiu X chromosoma perduoda daugybę kitų paveldimų savybių.

Funkcijos ir genų įvairovė

X chromosoma neša genų, kurie dalyvauja imuninėje funkcijoje, smegenų vystymesi, kraujo krešėjime, raumenų veikloje ir daugybėje kitų procesų. Dėl to X chromosomoje esančių genetinių pokyčių pasekmės gali būti įvairios — nuo spalvų aklumo iki sunkių raumenų distrofijų ar intelekto sutrikimų.

X ir Y chromosomos turi pseudoautonomines sritis (PAR1 ir PAR2), kurios recombinuoja tarp X ir Y per mejozę ir ne visada yra inaktyvuojamos. Dalis genų, esantys šiose srityse arba kitose X vietose, gali „išsisaugoti“ ir išvengti inaktyvacijos, todėl jų ekspresija gali būti panaši tarp vyrų ir moterų.

X chromosomos inaktyvacija (lyonizacija)

Kadangi moterys turi dvi X chromosomas, organizmas vykdo X chromosomos inaktyvacijos procesą (vadinamąją lyonizaciją), kad suderintų genų dozes tarp lyčių. Ankstyvojo embriono vystymosi metu kiekvienoje somatinėje ląstelėje atsitiktinai ir „visam laikui“ inaktyvuojama viena iš dviejų X chromosomų. Šį procesą kontroliuoja specialūs mechanizmai, iš kurių svarbiausias yra XIST genas — jis koduoja ilgą nekoduojančią RNR, kuri „aptampo“ vieną X ir inicijuoja chromatino pakeitimus bei genų slopinimą.

Inaktyvacija yra kloniškai išlaikoma: visos iš vienos embriono ląstelės kilusios ląstelės turės tą pačią aktyvią X chromosomą. Dėl to moterys yra mozaikos — skirtingos kūno vietos gali turėti skirtingą aktyvią X. Tai paaiškina, pavyzdžiui, juodų ir oranžinių kalikinių kačių spalvų raštus: spalvos genai priklauso nuo X, o mozaikiškas jų raiškos išsidėstymas kyla būtent dėl X inaktyvacijos.

Ne visi X genai yra visiškai inaktyvuojami: maždaug dalies genų (iki ~10–20%) ekspresija „vengia“ inaktyvacijos, o tai turi reikšmės lytinių chromosomų dozių kompensacijai ir ligų pasireiškimui.

Paveldimumas ir ligos

X chromosoma lemia specifinį paveldėjimo modelį. Dėl to, kad vyrai turi tik vieną X, X prijungtos (X-linked) recesyvinės ligos paprastai pasireiškia vyrams, o moterys dažniausiai būna nešėjos. Pavyzdžiai:

• hemofilija A ir B (kraujavimo sutrikimai),
• Duchenne raumenų distrofija,
• spalvų aklumas (dalies atvejų),
• silpnojo intelekto sindromai, pavyzdžiui, fragile X (FMR1 geno mutacijų sukeltas).

Kitos X susijusios ligos gali būti X dominantiškos (pvz., Rett sindromas, kurį dažniau patiria moterys; sunkus jo variantas vyrams dažnai būna letalus). Moterys-nešėjos dėl netolygios X inaktyvacijos gali ir pačios rodyti ligos simptomus — tai vadinama skewed (iškreipta) inaktyvacija.

Chromosomų skaičiaus nukrypimai ir klinikinė reikšmė

Pakitimai lytinių chromosomų skaičiuje sukelia atskirus sindromus. Pavyzdžiui, Turner sindromas (45,X) pasireiškia moterims, turinčioms tik vieną X, ir sukelia trumpą ūgį, nevaisingumą bei kitus požymius. Klinefelter sindromas (47,XXY) pasireiškia vyrams su papildoma X chromosoma ir gali lemti vyriškumo bruožų sumažėjimą, nevaisingumą bei kitus simptomus.

Diagnostika apima kariotipą, molekulinius genetinius tyrimus (pvz., mutacijų arba trynimų paiešką), prenatalinius tyrimus ir neinvazinius neščiųjų tyrimus. Genetinė konsultacija yra svarbi šeimoms, kuriose yra X susijusių ligų.

Evoliucija ir palyginimai su kitomis rūšimis

X ir Y chromosomos kilusios iš poros autosomų; ilgainiui Y chromosoma smarkiai „sutrumpėjo“ ir prarado daug genų, o X išliko genetiškai turtingesnė. Įdomu, kad skirtingose gyvūnų grupėse egzistuoja skirtingos lytinės genomų kompensacijos strategijos: pavyzdžiui, žiurkių ir žmogaus rūšims būdingas X inaktyvacijos mechanizmas, drosophila (uodų) savyje vyrai didina savo X genų ekspresiją, o kai kuriems kirminams (C. elegans) XX organizmai sumažina X ekspresiją per pusę.

Pagrindinės gairės ir praktinė reikšmė

• Motinos perduoda savo X chromosomą tiek dukroms, tiek sūnums; tėvas perduoda savo X tik dukrai.
• X inaktyvacijos mechanizmas užtikrina genų dozių pusiausvyrą tarp lyčių, tačiau ne visi genai yra inaktyvuojami.
• Skirtingų X genų mutacijos sukelia įvairius paveldimus sindromus, todėl genetinė diagnostika ir konsultacija yra svarbios priemonės šeimų rizikai įvertinti.

Apibendrinant, X chromosoma yra daugialypė biologinė struktūra: ji lemia lytį, neša daugybę gyvybiškai svarbių genų, dalyvauja sudėtinguose reguliaciniuose procesuose (pvz., X inaktyvacijoje) ir turi didelę įtaką paveldimoms ligoms bei žmogaus sveikatai.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra X chromosoma?

K: Kokia dar lytinė chromosoma yra be X chromosomos?

K: Kiek X chromosomų turi patelės?

K: Kiek X chromosomų turi vyrai?

K: Ką turi kiaušinėlis?

K: Ką turi spermatozoidai?

K: Kas yra X inaktyvacija?

Paieška pagal raidę