12.16: X-İnaktivasyonu

İnsan X kromozomu, Y kromozomundaki gen sayısının on katından fazlasını içerir. Erkeklerde yalnızca bir X kromozomu olduğu ve dişilerde iki tane olduğu için, dişilerin iki kat daha fazla protein üretmesi beklenebilir ve bu da istenmeyen sonuçlar doğurabilir.

Bunun yerine, bu olası sorundan kaçınmak için dişi memeli hücreleri, erken embriyonik gelişim sırasında X kromozomlarından birindeki neredeyse tüm genleri etkisiz hale getirir. Hücre çekirdeğini çevreleyen nükleer zarfta, inaktive edilmiş X kromozomu, Barr gövdesi adı verilen küçük, yoğun bir top halinde yoğunlaşır. Bu durumda, X'e bağlı genlerin çoğu transkripsiyon için erişilebilir değildir.

Plasental memelilerde, inaktive edilmiş X kromozomu —maternal veya paternal— rastgele belirlenir (ancak keseli hayvanlar tercihen baba X kromozomunu inaktive eder). Bir hücrede X inaktivasyonu, diğer hücrelerdeki X inaktivasyonundan da bağımsızdır. Böylece, embriyonik hücrelerin yaklaşık yarısı maternal X kopyasını inaktive eder; kalan yarısı baba kopyayı etkisiz hale getirerek bir mozaik oluşturur. Bu hücreler çoğaldığında, inaktive edilmiş aynı X kromozomuna sahip hücreler üretirler. Özellikle, Barr gövdeleri yumurtalıkların içindeki yumurtaya dönüşen hücrelerde yeniden etkinleştirilir.

X inaktivasyonu, dişi kaplumbağa kabuğu ve patiska kedilerinin görünümünü açıklar. Bu kediler, X kromozomunda bulunan siyah kürk ve turuncu kürk için alellere sahip bir gen için heterozigottur. Benekli kürkleri, hücre gruplarındaki siyah ve turuncu kürk alellerinin rastgele inaktivasyonundan kaynaklanır (patiska kedilerinin ayrıca farklı bir kromozomun neden olduğu beyaz kürk yamaları vardır). Erkek kaplumbağa kabuğu renkli kediler ve patiska kedileri var olmalarına rağmen, fazladan bir X kromozomuna sahiptirler ve genellikle kısırdırlar.

X inaktivasyonu, ekstra X kromozomlarının neden olduğu koşulların ciddiyetini azaltır. Klinefelter sendromlu erkekler, ekstra X kromozomlarını etkisiz hale getirmek için Barr gövdeleri oluşturur. Üçlü X sendromlu kadınlar, fazla X kromozomu veya kromozomları için ek Barr gövdeleri oluşturur.

- [Anlatıcı] Aynı kromozomun birden çok kopyasını taşıyan organizmalarda, örneğin iki X kromozomu olan dişilerde, erken gelişim evrelerinde bunu dengeleyici bir süreç gerekli olur. X kromozomunun inaktivasyonu denen süreçte hücredeki kromozomlardan rastgele bir tanesi aynı genin aşırı ekspresyonunu önlemek için etkisiz hale gelir. İnaktivasyona uğrayan kromozom yoğunlaşarak Barr cisimciği adındaki kompakt yapıyı oluşturur.

Bu yapı transkripsiyondan etkilenmez. Her X kromozomunun ortasına yakın bir yerde bir X inaktivasyon merkezi bulunur ve birbirini tamamlayan iki dizi içerir: Biri, başka düzenleyici dizilerin yanında RNA kodunun açılması içindir ve buna XIST ya da TSIX adı verilir. X inaktivasyonunu başlatan aktivatörler inaktivasyona uğrayacak olan kromozomda XIST transkripsiyonunu gerçekleştirir.

Böylece oluşan RNA molekülleri, içinden çıktıkları XIST kromozomunun yüzeyini kaplar. Bu adımdan sonra gerçekleşen karmaşık olaylarda proteinlere eşleme yapılır, DNA yeniden şekillenir ve Barr cisimciği oluşur. TSIX, aktif kromozomdan anti-anlam doğrultusunda XIST'e transkripte edilir ve tamamlayıcı bağlamayla XIST aktivitesini bastıracak şekilde etki gösterir.

Barr cisimciği halinde inaktive olmuş kromozom organizmanın yaşamı boyunca çok istikrarlıdır ve her mitoz hücre bölünmesinde yeni hücreye aktarılır. Örneğin, alaca kürklü dişi kedilerin kürklerinin bu renk ve desende olmasının nedeni, hücrelerinde kürk rengini kodlayan genlerden birinin X ile bağlantılı olup vücutlarının değişik bölgelerinde rastgele inaktivasyona uğramasıdır.