Back to chapter

12.16:

X染色体失活

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
X-Inactivation

Languages

Share

在拥有同一染色体多个拷贝 的生物体中, 如有两条X染色体的雌性, 必须在早期发育过程中 进行遗传补偿过程, X染色体失活,或XCI, 是细胞中的一条染色体 随机沉默以防止相同基因 过度表达的过程。 灭活的染色体被浓缩 成紧密的结构,巴氏小体, 不可进行转录。 在每个X染色体的中间附近 是称为X失活中心的区域, 其包含非编码RNA的两个互补序列, 称为XIST和TSIX, 以及其他调节序列。 XCI由促进将被灭活染色体 上XIST转录 的激活剂启动, 由此产生的RNA分子会 覆盖生产它们的XIST染色体, 这一步之后是一系列复杂的事件, 包括蛋白质伴侣的募集, DNA的重塑以及巴氏小体的产生。 TSIX从活性染色体以反义方向 转录至XIST, 并通过互补结合起作用以抑制XIST活性。 巴氏小体形式的灭活染色体 在生物体的生命期间非常稳定, 并且在每个有丝分裂细胞分裂期间传递。 例如,由于编码毛皮颜色 的基因之一是X连锁的, 并且在其身体的 不同区域的细胞中随机沉默, 因此雌性印花布猫得到它们的龟壳颜色图案。

12.16:

X染色体失活

人类X染色体含有的基因数量是Y染色体的十倍以上。由于雄性只有一条X染色体,而雌性有两条,因此人们可能会认为雌性能产生两倍的蛋白质数量,结果显示不理想。

相反,为了避免这个潜在的问题,雌性哺乳动物细胞在早期胚胎发育过程中几乎使其X染色体上的所有基因失活。在细胞核周围的核膜中,失活的X染色体浓缩成一个小而致密的球,称为巴尔小体(Barr body)。在这种状态下,大多数X锁链基因不能被转录。

在有胎盘的哺乳动物中,灭活的X染色体是随机确定的(但有袋类动物优先灭活父系X染色体)。一个细胞的X失活与其它细胞的X失活无关。因此,大约一半的胚胎细胞使母体的X拷贝失活;剩下的一半使父拷贝失活,产生马赛克。当这些细胞复制时,它们会产生同样的X染色体失活的细胞。值得注意的是,巴尔小体在卵巢内的细胞中被激活,变成卵子。

X失活导致雌性玳瑁猫和三花猫的出现。这些猫是一个杂合子基因,X染色体上有黑色和橙色皮毛的等位基因。它们斑驳的皮毛是细胞群中黑色和橙色皮毛等位基因随机失活的结果(三花猫也有由不同染色体引起的白色皮毛斑块)。虽然雄性玳瑁猫和三花猫存在,但它们有额外的X染色体,通常是不育的。

X失活降低了由额外X染色体引起的疾病的严重性。克林费尔特综合征(Klinefelter syndrome)男性形成巴尔小体,使其多余的X染色体失活。患有三重X综合征的女性由于其多余的X染色体或染色体而形成额外的巴尔小体。

Suggested Reading

Ahn, J., and J. X. Lee. "X chromosome: X inactivation." Nature Education 1, no. 1 (2008): 24. [Source]

Disteche, Christine M., and Joel B. Berletch. “X-Chromosome Inactivation and Escape.” Journal of Genetics 94, no. 4 (December 2015): 591–99. [Source]