12.18:

12.18: Compensazione del dosaggio genico

Dosage Compensation

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Molecular Biology

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Dosage Compensation

12.17: Sex Linked Disorders

12.19: X-inactivation

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02:50 min

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April 07, 2021

Overview

In animals, gender is determined by the number and type of sex chromosome. For example, human females have two X chromosomes, and males have one X and one Y chromosome, whereas C.elegans with one X chromosome is a male, and the one with two X chromosomes is a hermaphrodite.

In addition to sexual development, the X chromosome has genes involved in autosomal functions such as brain development and the immune system. Therefore, males and females with distinct numbers of X chromosomes will have different copies of X-linked genes that may create an imbalance. To avoid this, animals have evolved mechanisms to compensate for the differences in X-linked genes between the two sexes.

There are three main mechanisms of dosage compensation. The first mechanism is found in female mammals, which inactivates one of the X chromosomes in females. The second mechanism is observed in male Drosophila, where they show a two-fold increase in the expression of X-linked genes. The third mechanism is documented in C.elegans, where the hermaphrodites decrease the transcription of both the X chromosomes by half.

In mammals, the X-inactivation is regulated by two noncoding, complementary RNAs—XIST and TSIX. The XIST is a noncoding RNA produced by one of the X chromosomes in females. It binds to the X chromosome that produces it and inhibits all other genes from that chromosome. Interestingly, XIST is only made from the inactivated X chromosome and not from the other one. The active copy of the X chromosome produces an antagonistic RNA molecule called TSIX that inhibits XIST activity. Therefore, the inactivated X chromosome produces XIST, and the functional copy of the chromosome produces TSIX.

Transcript

In molti organismi, le femmine hanno due copie di un cromosoma X, mentre i maschi possono avere un cromosoma X e un cromosoma Y o un cromosoma X. Ciò significa che i sessi differiscono nella dose dei geni del cromosoma X.

Attraverso un processo chiamato compensazione del dosaggio, un organismo sovraregola o riduce la regolazione di alcuni geni per equalizzare l’espressione genica tra i sessi della stessa specie. Ciò avviene attraverso tre meccanismi.

Il primo meccanismo di compensazione del dosaggio può essere trovato nell’uomo. Inizialmente, un embrione femmina ha due cromosomi X attivi. Il processo di inattivazione inizia allo stadio di blastocisti.

Entrambi i cromosomi X hanno un centro di inattivazione del cromosoma X o XIC che ha un gene XIST.

I fattori bloccanti si legano al gene X-I-S-T di un cromosoma X e ne bloccano la trascrizione.

Il gene X-I-S-T dell’altro cromosoma X produce un trascritto specifico del cromosoma X, o X-I-S-T, che è un RNA.

Questo RNA avvolge il primo cromosoma X. Quindi, altre proteine, chiamate proteine associate a X-I-S-T, si legano all’RNA X-I-S-T e iniziano a compattare il cromosoma, con conseguente formazione di un corpo di Barr.

Tutte le cellule somatiche femminili hanno un corpo di Barr, mentre le cellule somatiche maschili non hanno alcun corpo di Barr, poiché hanno un solo cromosoma X.

Il secondo meccanismo di compensazione del dosaggio può essere trovato nella Drosophila.

I maschi di Drosophila hanno un rapporto di un cromosoma X per due serie di autosomi. Nelle femmine, è due a due.

Di conseguenza, nei maschi in via di sviluppo, due proteine deadpan bloccano il legame di due proteine senza sorelle sul gene letale per il sesso.

Il gene letale per il sesso diventa non funzionale, il che si traduce nella traduzione del gene letale specifico per il maschio o del gene M-S-L.

Le proteine M-S-L si legano ai geni legati all’X sul cromosoma X maschile e aumentano la loro espressione di due volte.

C. elegans segue il terzo meccanismo. Qui, un verme con due cromosomi X è un ermafrodita, mentre un verme con un cromosoma X è un maschio.

Nei vermi ermafroditi, il complesso di compensazione del dosaggio, o DCC, si lega a entrambi i cromosomi X e sottoregola l’espressione dei geni su entrambi i cromosomi X.

In questo sistema, metà dei geni sono attivi in un cromosoma X e il resto dei geni sono attivi nell’altro cromosoma X.

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