12.16: Inattivazione del cromosoma X

Il cromosoma X umano contiene oltre dieci volte il numero di geni come nel cromosoma Y. Poiché i maschi hanno un solo cromosoma X, e le femmine ne hanno due, ci si potrebbe aspettare che le femmine producano il doppio delle proteine, con risultati indesiderati.

Invece, al fine di evitare questo potenziale problema, le cellule di mammiferi femminili inattivano quasi tutti i geni in uno dei loro cromosomi X durante lo sviluppo embrionale precoce. Nell'involucro nucleare che circonda il nucleo cellulare, il cromosoma X inattivato si condensa in una piccola e densa palla chiamata corpo di Barr. In questo stato, la maggior parte dei geni collegati all'X non sono accessibili alla trascrizione.

Nei mammiferi placentari, il cromosoma X inattivato (materno o paterno) viene determinato in modo casuale (i marsupiali, tuttavia, disattivano preferibilmente il cromosoma X paterno). L'inattivazione X in una cellula è indipendente anche dall'inattivazione X in altre cellule. Così, circa la metà delle cellule embrionali disattiva la copia X materna; la restante metà disattiva la copia paterna, producendo un mosaico. Quando queste cellule si replicano, producono cellule con lo stesso cromosoma X inattivato. In particolare, i corpi di Barr vengono riattivati nelle cellule all'interno delle ovaie che diventano uova.

L'inattivazione X spiega l'aspetto dei gatti femmina tartaruga e calico. Questi gatti sono eterozigoti per un gene con alleli per pelliccia nera e pelliccia arancione situata sul cromosoma X. I loro mantelli screziati derivano dall'inattivazione casuale degli alleli di pelliccia nera e arancione in gruppi di cellule (i gatti calici hanno anche macchie di pelliccia bianca che sono causate da un cromosoma diverso). Mentre i gatti maschi a guscio di tartaruga e calico esistono, hanno un cromosoma X in più e sono generalmente sterili.

L'inattivazione X riduce la gravità delle condizioni causate da cromosomi X aggiuntivi. I maschi con sindrome di Klinefelter formano corpi Barr per inattivare il loro cromosoma X extra. Le femmine con sindrome di Triple X formano corpi Barr aggiuntivi per il loro cromosoma X in eccesso o cromosomi.

- [Istruttore] Negli organismi che possiedono

più copie dello stesso cromosoma,

come le femmine che hanno due cromosomi X,

deve verificarsi un processo di compensazione genetica

all'inizio dello sviluppo.

L'inattivazione del cromosoma X,

è il processo in cui uno dei cromosomi in una cellula

viene silenziato a caso per prevenire

l'eccesso di espressione degli stessi geni.

Il cromosoma inattivato viene condensato

in una struttura compatta, il corpo di Barr,

inaccessibile alla trascrizione.

Vicino alla metà di ogni cromosoma X

vi è un'area detta centro di controllo dell'inattivazione

che contiene due sequenze complementari

per l'RNA non codificante, dette Xist e Tsix,

oltre ad altre sequenze di regolazione.

L'inattivazione viene iniziata da attivatori

che promuovono la trascrizione di Xist sul cromosoma

che verrà inattivato.

Le molecole di RNA risultanti rivestono il cromosoma Xist,

quello che le produce.

Questa fase è seguita da una serie di eventi complessi

che include il reclutamento di partner proteici,

il cambio della forma del DNA

e la produzione del corpo di Barr.

Tsix viene trascritto in direzione antisenso su Xist

dal cromosoma attivo

e agisce per reprimere l'attività di Xist

con un legame complementare.

Il cromosoma inattivato in forma di corpo di Barr

è molto stabile durante la vita dell'organismo

e viene trasmesso durante ogni divisione cellulare miotica.

Ad esempio, i gatti femmina tartarugati

hanno il manto colorato a guscio di tartaruga

perché uno dei geni codificanti per il colore del pelo

è legato a X e silenziato a caso nelle cellule

in diverse aree del loro corpo.