Половой хроматин Половые хромосомы

13.02.2015
Половые хромосомы
Половой хроматин
Эволюция хромосом
1
13.02.2015
Эволюция половых хромосом
• У многих позвоночных половых
хромосом нет, и пол определяется
другими механизмами
•Половые хромосомы произошли от
аутосом (300 млн лет назад)
• Хромосома Х сохранила исходную
форму и большинство генов
• Хромосома Y является результатом
длительной прогрессивной
специализации
Различие половых хромосом имеет
важное биологическое значение !!
Хромосома Х
• 153 млн. п.о. (5% ДНК
соматической клетки женского пола и
2,5% - мужского);
• содержит много повторяющихся
последовательностей;
•1,7% последовательностей
кодируют различные
функциональные белки;
•1336 генов, среди которых:
- структурные соматические
гены
- структурные и регуляторные
гены феминизации
- структурные гены
маскулинизации
Хромосома Y


58 млн п.о. (0,38% ДНК соматической клетки);
307 генов, среди которых:
- гены регуляции процесса маскулинизации
- гены обеспечивающие фертильность
- структурные соматические гены
- псевдогены

2/3 дистального плеча представлено конститутивным
гетерохроматином
2
13.02.2015
Участки хромосом Х и Y
I – псевдоаутосомальный (PAR)
- Xpter
- Ypter
II – участок хромосомы X с генами,
специфичными только для X
хромосомы
III – участок хромосомы Y с генами
маскулинизации
IV – участок хромосомы Y (2/3Yq) с
некодирующими
последовательностями –
конститутивный гетерохроматин
В хромосоме Х:
- гены PAR (Хр22-pter);
Хромосома Х и Y имеют
гомологичные гены
В хромосоме Y:
- гены PAR (Yp13-pter)
Следовательно:

У женщин 46,XX активны:



У мужчин 46,XY активны:



гены 22 пар аутосом;
гены одной хромосомы Х + псевдоаутосомальные
гены Xpter второй хромосомы
гены 22 пар аутосом;
гены одной хромосомы X + псевдоаутосомальные
гены Y (Ypter) + гены ♂ хр. Y (Yp и1/3Yq)
Роль: контроль дозы соматических генов у ♀ и
♂, контроль дифференцировки пола
!!! Сбалансированный половой диморфизм
3
13.02.2015
Канадский ученый Барр (1908 – 1995) и его
студент Бертрам открыли в 1948 году в
ядрах нервных клеток кошек структуру,
названную тельце Барра, или Х-половой
хроматин
Гипотеза компенсации была сформулирована
М. Лайон в 1961 году и включает три основных
положения:

В соматических клетках млекопитающих активной
является одна хромосома X, в то время как другая –
инактивируется путем гетерохроматинизации

Инактивация происходит на 16-й день эмбрионального
развития

IПроцесс инактивации носит случайный характер, поэтому
в половине клеток активной сохраняется материнская
хромосома Х, а в другой половине клеток активной
остается отцовская хромосома Х
Гипотеза Mary Lyon
После 16-го дня
4
13.02.2015
Генетические последствия
инактивации хромосомы X

Компенсация дозы Х-сцепленного гена

Разная экспрессия у гетерозиготных женщин

Мозаицизм
Ген, отвечающий за инактивацию Ххромосомы, на ней же и лежит. Которая из
Х-хромосом будет инактивирована, повидимому, процесс случайный.
У черепаховых кошек ген черной и желтой окраски лежит в Ххромосоме. Распределение пятен абсолютно непредсказуемо.
5
13.02.2015
Механизмы инактивации

На клеточном уровне – конденсация
одной из хромосом Х путем
гетерохроматинизации

На хромосомном уровне –
обеспечивается специальным участком
хромосомы (XIC)

На молекулярном уровне – генами
Xist и Tsix
Центр инактивации XIC




Описан в 2003 году (Rougeulle et al.)
Расположен вблизи центромеры – Xq13
Содержит 12 генов, из которых:
- 7 кодируют белки,
- 5 кодируют нетранслируемую РНК
2 из РНК генов участвуют в инактивации
хромосомы Х (Xist, Tsix)
Ген Xist - X inactivation specific
transcript


X q13 (450 Kb)
Промотор гена на 5' конце имеет три участка:




участок активации;
участок стабилизации РНК- XIST на уровне неактивной
хромосомы
участок ингибирования.
Кодирующая область – кодирует молекулу РНК
длиной около 17 Kb, которая не транслируется и остается
связанной с неактивной хромосомой Х;

3' конец гена - обеспечивает подсчет хромосом и
определяет какая именно хромосома Х (♀или ♂)
останется активной
6
13.02.2015
Функции гена XIST


На молекулярном уровне – кодирует синтез РНКXIST;
На клеточном уровне – инактивация хромосомы X




РНК – XIST остается связанной с Х хромосомой 
Метилирование оснований и дезацетилирование гистонов
H1 
Гетерохроматинизация хромосомы X
На уровне организма – контроль дозы X-сцепленных
материнских и отцовских генов  контроль развития
женского организма
Модель работы Tsix
Во время транскрипции Tsix
блокируется транскрипция Xist.
Транскрипция Xist подавлятеся
антисмысловой ориентацией RNAполимеразы и всего
транскрипционного комплекса.
Сайты, к которыми присоединяются
РНК Xist-связывающие белки, могут
блокироваться слиянием смысловой
и антисмысловой РНК.
Появление нестабильного
комплекса слившихся смысловой и
антисмысловой РНК
7
13.02.2015
Тельце Барра – пример
факультативного гетерохроматина,
можно видеть в соматических
клетках женского организма
млекопитающих
Исследование полового
хроматина – тельца Барра





У пациента берется соскоб эпителия ротовой
полости
Помещается на предметное стекло
Окрашивается
Рассматривается
Дешевый экспресс метод определения числа Х
хромосом:
45,Х или 46,ХУ
46,ХХ или 47,ХХУ
Нет тельца
Барра
1
47,48,ХХХ или ХХХУ
2
клетка
ядро
Половой хроматин Х
(тельце Барра)
8
13.02.2015
Половой хроматин Х
(тельце Барра)
Применение теста Барра




пренатальное определение пола,
уточнение генетического пола,
выявление гоносомных болезней,
в криминалистике.
Половой хроматин Y
(тельце F)
- это 2/3 длинного плеча хромосомы Y
- Выявляется при окрашивании куинакрином
интерфазных клеток (соматических или
сперматозоидов)
- Интенсивно флуоресцирующее тельце, 0,25μm,
-Количество телец F равно количеству хромосом Y
Используется для :
- идентификации хромосомы Y,
- пренатального определения пола.
9
13.02.2015
48,XXXY
45,X
50,XXXXYY
49,XXXXX
Test Barr
XXX
X
XXXX
XXXXX
Test F
Y
YY
10