Məlumat

Hüceyrələrin bir X-xromosomunu təsirsiz hala gətirməsinə səbəb nədir?

Hüceyrələrin bir X-xromosomunu təsirsiz hala gətirməsinə səbəb nədir?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Normalda, bir hüceyrədə iki X-xromosom (qadın genomu) olduqda, biri təsadüfi olaraq inaktiv edilir. Hüceyrə ilk növbədə iki X xromosomunun olduğunu necə müəyyən edir?

X-xromosomunda kodlanmış bir növ zülal varmı ki, iki X-in olması zülal konsentrasiyasını artırır və dozaj effekti onun inaktivləşməsinə səbəb olur? Nə dərsliyimdə, nə də Google-da bu haqda məlumat tapa bilmirəm. Bir sitat yüksək qiymətləndiriləcək - xüsusən də nəzərdən keçirilən tədqiqat üçün.


Hətta kişi hüceyrəsi də X xromosomlarının sayını hesablaya bilir. (Lee et al. 1996; Cell 86: 83-84)

X inaktivasiyası başlayanda iki xromosom "öpür" - bir neçə saat davam edən proses (ilk dəfə 1996-cı ildə Jeannie Lee tərəfindən göstərilmişdir). İki X xromosomu arasındakı fiziki təmas xromosomun kiçik bir hissəsinin üzərindədir, lakin inaktivasiyanı tetiklemek üçün vacibdir. (Xu et al. 2006: Science 311: 1149-52)

Əgər bu baş vermirsə, onda X xromosomu tək olduğunu güman edir ki, bu da Xist-in heç vaxt işə salınmaması və inaktivasiyanın heç vaxt baş verməməsi deməkdir (xromosomların hesablanmasında əsas mərhələ).

Xromosomların sayılması hüceyrələrin daxili xromosom sayını müəyyən etdiyi bir prosesdir. Xromosomların sayılmasını əhatə edən ən yaxşı öyrənilmiş hüceyrə mexanizmi “xromosom-öpüşmə” və X-xromosom inaktivasiyası (XCI) mexanizmidir. Otosomların diploid dəsti ilə bağlı aktiv X-xromosomlarının (Xa) sayını tarazlaşdırmaq üçün məməlilərdə cinslər arasında tanınmış dozaj kompensasiyası lazımdır. XCI-nin başlanğıcında iki X-xromosomu yaxınlıqda gəlir və SLC16A2 genini əhatə edən xüsusi bir seqmentlə ifadə edilmiş X-cütləşmə bölgəsi (Xpr) ilə fiziki olaraq cütləşir.

Xist və Tsix-ə nəzər salın. Baxmağa dəyər daha bir neçə məqalə: Xist tənzimləmə və funksiya Fob1 tərəfindən törədilən “xromosom öpüşməsi”nin tənzimlənməsinin tədqiq edilmiş mexanizmi və onun fizioloji əhəmiyyəti


Ən son kitabımızı sifariş etmək üçün buraya klikləyin, Əcdad və Münasibətlərin DNT Testləri üçün əlverişli bələdçi

Qadınlarda X ilə əlaqəli resessiv xəstəliklərin X inaktivasiyası və irsiyyətinin necə əlaqəli olduğunu bilmək istədim. Məsələn, rəng korluğunun qadın daşıyıcıları necə normal görmə qabiliyyətinə malikdirlər?

Rəng korluğu olan bütün X-lər qeyri-aktivləşərək onu normal hala gətirirmi? Əgər belədirsə, bu, X xromosomlarına zidd deyil təsadüfi hər hüceyrədə inaktivasiya olunur? X xromosomları təsadüfi olaraq təsirsiz hala gəlirsə, göz hüceyrələrinin 80%-nin rəng genini işlətməsi, 20%-nin isə işləməməsi şansı varmı? O zaman heterozigot dişinin rəng korluğu olması mümkün deyilmi?

- Hindistandan olan Lisey bio tələbəsi

Ümumiyyətlə, rəng korluğu mutasiyası daşıyan qadınların rəng görmə qabiliyyəti normaldır. Və ümumiyyətlə, X xromosomunun inaktivasiyası təsadüfi olur, buna görə də orta hesabla hüceyrələrin 50%-i bir X xromosomunu, 50%-i isə digərini təsirsiz hala gətirir. Rəng korluğunun daşıyıcılarında "normal" X xromosomlarının yalnız 50%-i aktivləşir, lakin bu, hələ də rəngi görmək üçün kifayətdir.

Ancaq biologiyada demək olar ki, hər şeydə olduğu kimi, istisnalar da var!

Əla fikriniz var. Tamamilə mümkündür ki, təsadüfən hüceyrələrin 50%-dən çoxu eyni X xromosomunu təsirsiz hala gətirə bilər. Baxmayaraq ki orta 50:50-dir, həmişə bir qədər yuxarı və ya aşağı olan nümunələr olacaq.

Və bu, X ilə əlaqəli bir xəstəliyin daşıyıcısı olan bir qadında baş verərsə, onda bəzi simptomlar ola bilər. Rəng korluğu da daxil olmaqla, X ilə əlaqəli bir neçə pozğunluq üçün bunun nümunələri var.

Ancaq təfərrüatlara keçməzdən əvvəl, X inaktivasiyasının nə olduğunu nəzərdən keçirək.

X xromosomunun inaktivasiyası nədir?

İnsanlarda X və Y xromosomları əsasən bioloji cinsi müəyyən edir. Bir X və bir Y xromosomu olan insanlar ümumiyyətlə kişi (XY) kimi inkişaf edirlər. İki X xromosomu olan insanlar ümumiyyətlə qadın (XX) kimi inkişaf edirlər.

Ancaq bu genetik problem yaradır! Bütün insanların yarısında X xromosomunun ikiqat dozası var. Və bir qayda olaraq, əlavə xromosomların olması pisdir. Belə ki, insanlar necə yaxşıdır ya 1 və ya onlardan 2? İşləri necə balanslı saxlayırsınız?

Bu problemi həll etmək üçün insanlar (bir çox məməlilər kimi) adlı bir şeydən istifadə edirlər X xromosomunun inaktivasiyası.

İnkişafın çox erkən dövründə, qadın embrionu yalnız 8-16 hüceyrə ölçüsündə olduqda, hər bir hüceyrə X xromosomlarından birini 1,2 "söndürür". Hər bir fərdi hüceyrə qeyri-aktivləşdirmək üçün təsadüfi olaraq bir X xromosomunu seçir. Beləliklə, bədəndəki hüceyrələrin təxminən 50% -i bir X xromosomunu, digərini isə 50% -i təsirsiz hala gətirir.


Calico pişikləri aktivləşmədə X xromosomunun ümumi nümunəsidir. Narıncı və qara ləkələr ya bir X xromosomunu, ya da digərini təsirsiz hala gətirmiş hüceyrələrdən qaynaqlanır.
Şəkil krediti: James Petts.

X ilə əlaqəli pozğunluqlar

Hər hansı digər xromosomda olduğu kimi, X xromosomunda da genlər bəzən səhv ola bilər. Bu genlərin yaratdığı şərtlərə deyilir X ilə əlaqəli pozğunluqlar.

X ilə əlaqəli pozğunluqların bəzi ümumi nümunələri bunlardır: hemofiliya, müəyyən növ əzələ distrofiyası, kövrək X sindromu və qırmızı-yaşıl rəng korluğu.

Bir çox X-əlaqəli pozğunluqlar üçün, əgər bir insanda genin ən azı bir işləyən versiyası varsa, bu xəstəliyə sahib olmayacaqdır. Bu onları edir resessiv pozğunluqlar. (Dominant və resessiv genlər haqqında daha ətraflı burada oxuya bilərsiniz.)

Bu səbəbdən X ilə əlaqəli xəstəliklər kişilərə daha çox təsir edir. Kişilərdə yalnız bir X xromosom var! Əgər onun üzərindəki bir gen mutasiyaya malikdirsə, onların kompensasiya etmək üçün başqa sağlam X xromosomu yoxdur.

Bunun əksinə olaraq, qadınlarda iki X xromosomu var. Hər ikisi onun xəstəliyə tutulması üçün genin nüsxələrinin mutasiyaya uğraması lazımdır.

X İnaktivasiya və rəng korluğu

X xromosomunun inaktivasiyası buna haradan gəlir? Qırmızı-yaşıl rəng korluğu nümunəsini götürək.

Rəng korluğu, işığı udan xüsusi zülallardakı mutasiyalar nəticəsində əmələ gəlir opsinlər. Bu zülalları yaratmaq üçün bir neçə fərqli geniniz var ki, bu da tam rəng diapazonunu görməyə kömək edir.

Bu rəng görmə genlərindən biri X xromosomundadır. Qırmızı və yaşılı ayırd etməyə kömək edən bir protein meydana gətirir. Əgər bu zülalı hazırlaya bilmirsinizsə, o zaman qırmızı işığı yaşıl işıqdan ayıra bilməyəcəksiniz - rəng korluğu olacaqsınız 4 .


Qırmızı-yaşıl kor insanlar qırmızını yaşıldan ayıra bilmirlər.
Şəkil vasitəsilə: Wikimedia Commons.

Bəs bir insanın iki X xromosomu varsa və onlardan yalnız birində mutasiyaya uğramış opsin geni varsa, necə? (Başqa bir şəkildə "daşıyıcı" kimi tanınır.)

Öyrəndiklərimizə görə, onların hüceyrələrinin 50%-i işləyən gen ilə X xromosomunu, 50%-i isə mutasiyaya uğramış genlə X xromosomunu təsirsiz hala gətirməlidir. Bu o deməkdir ki, gözlərindəki hüceyrələrin yarısı rəngi görə biləcək, yarısı isə görməyəcək.

Məlum olub ki, göz hüceyrələrinizin yalnız yarısı rəng görən kifayət qədər yaxşıdır.

Genin bir işləyən versiyası və bir rəng kor versiyası olan insanların çoxu normal rəng görmə qabiliyyətinə malikdir. Ancaq qeyd etdiyim kimi, hər qayda üçün istisnalar var!

Skewed X inaktivasiyası

X inaktivasiyası təsadüfi olur. Elə ola bilər ki, təsadüfən hüceyrələrin 50%-dən çoxu eyni X xromosomunu inaktiv edə bilər. Buna deyilir əyri X inaktivasiyası.

X xromosomunun inaktivasiyasının necə əyriləşdiyi tam olaraq yaxşı başa düşülmür. Çox güman ki, bu, təsadüfən baş verir! Lakin bu, bir X xromosomunun 5-7 inaktivasiya ehtimalını artıran mutasiyadan da qaynaqlana bilər.

Skewed X inaktivasiyasını insanlarda ölçmək çətindir, ona görə də bu barədə çox məlumatımız yoxdur. Lakin bəzi tədqiqatlar qadınların 25%-ə qədərinin potensial olaraq əyri X xromosom nisbətlərinə malik ola biləcəyini, hüceyrələrin ən azı 70%-nin eyni xromosomu təsirsiz hala gətirdiyini aşkar etdi. 1,8 (Hüceyrələrin 90%-dən çoxunun eyni xromosomu təsirsiz hala gətirdiyi nadir hallar da var!)

Təsəvvür etdiyiniz kimi, əyri X inaktivasiyası X ilə əlaqəli pozğunluqları olan insanlara dramatik təsir göstərə bilər.

Bu effekti öyrənməyin bir yolu, X ilə əlaqəli pozğunluğun daşıyıcısı olan eyni əkizlərin (bir mutasiyaya uğramış geni və bir işlək versiyası olan qadınlar) öyrənilməsidir. Eyni əkizlərin DNT-si eyni olduğundan, onların eyni simptomlara sahib olmasını gözləyirsiniz.

Ancaq nadir hallarda, bir əkizdə X ilə əlaqəli pozğunluq əlamətləri ola bilər, digərində isə yoxdur! 6,9,10 Bunun hemofiliya, əzələ distrofiyası və bəli, qırmızı-yaşıl rəng korluğu olan insanlarda baş verdiyinə dair çoxsaylı nümunələr var.

Bir dişi əkiz necə normal görmə qabiliyyətinə malik ola bilər, halbuki onun eyni əkizləri rəng kordur? Alimlər hər iki əkizdən olan hüceyrələri təhlil edərkən, rəng kor əkizlərin hüceyrələrinin əsasən işləyən gen 11 ilə X xromosomunu təsirsiz hala gətirdiyini gördülər.


İki insanın hər ikisində bir rəng korluğu geni və bir işləyən gen olsa belə, əyri X inaktivasiyası səbəbindən rəngi fərqli görə bilər.

Rəng korluğu mutasiyalarının daşıyıcısı olan qadınların normal görmə qabiliyyətinə malik olduğunu indicə sizə desəm də... bu, yalnız doğrudur. Orta hesabla, edirlər azca Rəng görmə testlərində bu mutasiyaları olmayan insanlardan daha pis 12,13 . Ola bilsin ki, hətta X xromosomunun inaktivasiyasındakı kiçik əyrilik də rəng görmədə cüzi fərqlərə səbəb olur 14,15.

Genetika haqqında öyrəndiyimiz zaman bizə adətən əsas qaydaları öyrədirik: X xromosomunun inaktivasiyası təsadüfi olur və qadın daşıyıcı rəng kor olmayacaq. Bu, əsasən doğrudur!

Lakin biologiya həmişə gözlədiyimizdən daha mürəkkəbdir və həmişə qaydalara istisnalar var. Sizin kimi suallar vermək, yəqin ki, başqa cür öyrənə bilməyəcəyiniz şeyləri öyrənmək üçün əla yoldur!


İnsanlarda Cinsi Xromosomların Ayrılmaması

İnsanlar otosomal trisomiyalar və monosomiyalarla dramatik zərərli təsirlər göstərirlər. Buna görə də, müxtəlif sayda X xromosomunu daşımalarına baxmayaraq, insan qadın və kişilərinin normal fəaliyyət göstərə bilməsi intuitiv görünə bilər. X-xromosomların sayında dəyişikliklər nisbətən yüngül təsirlərlə əlaqələndirilir. Qismən bu, X inaktivasiyası adlanan molekulyar proses səbəbindən baş verir. İnkişafın başlanğıcında, dişi məməlilərin embrionları cəmi bir neçə min hüceyrədən ibarət olduqda (yeni doğulan körpədə trilyonlarla nisbətdə), hər hüceyrədə bir X xromosomu Barr cəsədi adlanan sakit (yuxusuz) bir quruluşa sıx şəkildə sıxlaşaraq təsirsiz hala gəlir. Hər bir hüceyrədə X xromosomunun (ana və ya ata tərəfindən törədilmiş) təsirsiz hala salınması şansı təsadüfidir, lakin inaktivasiya baş verdikdən sonra həmin tək hüceyrədən alınan bütün hüceyrələr eyni hərəkətsiz X xromosomuna və ya Barr gövdəsinə malik olacaqlar.

Bu proseslə doza kompensasiyası adlanan bir fenomen əldə edilir. Dişilərdə iki X xromosomu var, kişilərdə isə yalnız bir var, buna görə də hər iki X xromosomu qadında aktiv qalsa, X xromosomlarındakı genlərdən kişilərə nisbətən iki dəfə çox məhsul istehsal edərdilər.

Şəkil (PageIndex<1>): Cinsi xromosomların ayrılmaması: Bir kişidə Klinefelter sindromunun (XXY) simptomları.

Beləliklə, X-inaktivasiyası əlavə X xromosomlarının təsirini azaltmağa necə kömək edir? Anormal sayda X xromosomu daşıyan fərd, hər hüceyrəsində bir X xromosomu istisna olmaqla, hamısını təsirsiz hala gətirir. Üç X xromosomu varsa, hüceyrə onlardan ikisini təsirsiz hala gətirir. Dörd X xromosomu varsa, üçü inaktivləşəcək və s. Bu, nisbətən fenotipik olaraq normal olan bir fərdlə nəticələnir. Bununla belə, hətta inaktivləşdirilmiş X xromosomları da bir neçə geni ifadə etməyə davam edir və X xromosomları qadın yumurtalıqlarının düzgün yetişməsi üçün yenidən aktivləşməlidir. Nəticədə, X-xromosom anomaliyaları, bir qayda olaraq, yüngül əqli və fiziki qüsurlar, həmçinin sterillik ilə əlaqələndirilir. X xromosomu tamamilə yoxdursa, fərd uşaqlıqda inkişaf etməyəcək.

Cinsi xromosomların sayında bir sıra səhvlər səciyyələndirilib. Triplo-X adlanan üç X xromosomu olan fərdlər fenotipik olaraq qadındırlar, lakin inkişaf gecikmələrini və aşağı məhsuldarlığı ifadə edirlər. Klinefelter sindromunun bir növünə uyğun gələn XXY genotipi fenotipik olaraq kiçik testisləri, böyüdülmüş döşləri və bədən tükləri azalmış kişilərə uyğundur. Klaynfelter sindromunun daha mürəkkəb növləri mövcuddur ki, burada fərddə beş X xromosomu vardır. Bütün növlərdə, biri istisna olmaqla, hər X xromosomu artıq genetik dozanı kompensasiya etmək üçün inaktivasiyaya məruz qalır. Bunu hər hüceyrə nüvəsində bir neçə Barr cismi kimi görmək olar. X0 genotipi (yəni, yalnız bir cinsi xromosom) kimi xarakterizə edilən Turner sindromu qısaboylu, boyun nahiyəsində pərçimli dəri, eşitmə və ürək qüsurları və sterilliyi olan fenotipik olaraq qadın fərdlərə uyğundur.


DNT metilasyonunun rolu

Qarşılıqlı tənzimlənməsinin əsasını təşkil edən mexanizmlər XistTsix pre-X-xromosom-inaktivasiya hüceyrələri yaxşı xarakterizə deyil. Nesterova və həmkarları tərəfindən edilən maraqlı bir yeni araşdırma, DNT metilasyonunun bu qarşılıqlı mənfi tənzimləmədə iştirak edə biləcəyini göstərir [5]. Nesterova və b. arasında əlaqəni nümayiş etdirir Xist promotor DNT metilasiyası və Xist ES hüceyrələrində ifadə. XY ES hüceyrələrində (tək X xromosomunun aktiv qaldığı) iki bölgə var Xist transkripsiya başlanğıc yeri yüksək səviyyədə DNT metilasiyası göstərir. İki XY ES hüceyrə xətti Xist artması ilə nəticələnən promotor mutasiyalar Xist ifadə bu yerlərdə DNT hipometilasyonunu göstərdi. Bundan əlavə, kəsici bir mutasiya Tsix keçməzdən əvvəl transkripsiya Xist artması ilə də nəticələndi Xist bu yerlərdə ifadə və DNT hipometilasiyası. Bu nəticələr DNT metilasiyası səviyyələri arasında aydın korrelyasiya yaradır Xist və ifadəsi Xist ES hüceyrələrində. artım olub-olmadığını müəyyən etmək qalır Xist ifadə demetilasyonu tetikler və ya əksinə. Əlavə olaraq, XistTsix bir-birini mənfi şəkildə tənzimləmə ehtimalını artırır Tsix tənzimlənməsində də rolu var Xist DNT metilasiyası.

Tsix DNT metilasyonunun birbaşa tənzimlənməsində də iştirak etmişdir. The de novo DNT metiltransferaza Dnmt3a ilə immunopresipitasiya edilə bilər Tsix RNT-xromatin immunoprecipitation prosedurundan istifadə edən RNT [20]. Bundan əlavə, Dnmt3a bilər de novo metilat Xist [21,22]. Bu məlumatlar birlikdə bir modeli təklif edir Tsix RNT Dnmt3a-nı istiqamətləndirir Xist ES hüceyrələrində (Şəkil ​ (Şəkil2a). 2a ). Beləliklə, hipometilasiya Xist içində DNT Tsix Dnmt3a fəaliyyət göstərə bilmədiyi üçün kəsilmə xətti baş verə bilər Xist nə vaxt Tsix Onu işə götürmək üçün RNT yoxdur.

Koordinatların tənzimlənməsi üçün modellər Xist DNT metilasiyası və ifadəsi Tsix, de novo DNT metiltransferazları və Dicer. De novo DNT metiltransferazları (Dnmt) metilasyonunu təşviq edir Xist DNT. Artıb Xist ifadəsində göründüyü kimi Xist promotor mutantlar, tetiklene biler Xist DNT hipometilasiyası (a) təsir edərək dolayı yolla Tsix RNT səviyyələri, əgər Tsix istiqamətləndirmək lazımdır de novo DNT metiltransferazaları Xist gen və ya (b) birbaşa, əgər Xist RNT müdaxilə edə bilər de novo Yerli DNT metiltransferaz fəaliyyəti. (c) Çünki Dicer çatışmazlığı qlobal səviyyələrdə azalmaya səbəb olur de novo DNT metiltransferazları, Dicer birbaşa yuxarı axınında yatmalıdır de novo DNT metiltransferazaları və hər ikisi vasitəsilə fəaliyyət göstərməyə ehtiyac yoxdur Xist və ya Tsix tənzimləmək Xist DNT metilasiyası. (DNT a, b və c (aşağıda) metilləşdirilmiş kimi göstərilmişdir, baxmayaraq ki, a və b-də Xist və Tsix RNT (a) və ya Dmt (b) arasında inhibitor qarşılıqlı təsirlər üstünlük təşkil edərsə, DNT hipometilləşəcəkdir.)

Bu model hipometilasiyanı izah edir Xist DNT-də Tsix kəsilmə xətti, lakin bu, hipometilasiyanı necə hesablayır? Xist promotor mutasiya xətləri? -də olduğu kimi Tsix kəsmə xətti, Xist promotor mutasiya xətlərinin artdığını göstərir Xist ifadə. İstehsal etməyən kəsmə xəttindən fərqli olaraq Tsix RNT, Xist promotor mutasiya xətləri ifadə etməyə davam edir Tsix RNT. Bununla belə, Tsix Bu hüceyrə xətlərində RNT səviyyələri kəmiyyətcə ölçülməmişdir, buna görə də bu hüceyrələr arasında korrelyasiya qurmaq mümkün deyil. Tsix ifadə səviyyələri və Xist DNT metilasiyası. Bir ehtimal, artımın olmasıdır Xist ifadəsinin azalmasına səbəb olur Tsix RNT səviyyələri və Dnmt3a aktivliyində müvafiq azalma Xist DNT. Alternativ bir ehtimal da var: bu, ola bilər Xist RNT (və ya epigenetik modifikasiya Xist RNT) Dnmt3a və ya başqalarının fəaliyyətinə mane olur de novo metiltransferazlar (Şəkil ​ (Şəkil 2b). 2b). Həqiqətən də Xist RNT ilə örtülmüş XI X-dən daha aşağı DNT metilasiya səviyyəsini göstərirA, uyğun gəlir Xist DNT metilasiyasına müdaxilə edən RNT [23]. Çünki Xist RNT yalnız yerli olaraq ES hüceyrələrində toplanır, bu fəaliyyətlə məhdudlaşır Xist lokus və bəlkə də yaxın genlər. təhlili Xist DNT metilasiyası Xist və birləşdi Xist + Tsix mutant ES hüceyrələrindən bu imkanları ayırd etmək tələb olunacaq.


Problem: Bütün dişi məməlilərin hər hüceyrədə iki əvəzinə bir aktiv X xromosomu var. Bunun baş verməsinə nə səbəb olur?a. aktiv qalacaq metil (-CH3) qruplarının X xromosomuna bağlanmasıb. Barr bədəninə çevriləcək X xromosomunda XIST geninin aktivləşdirilməsi. kişi valideyndən alınan X xromosomunda XIST geninin inaktivasiyası. bir X xromosomunda BARR geninin aktivləşməsi, sonra isə qeyri-aktiv olur

Bütün dişi məməlilərin hər hüceyrədə iki əvəzinə bir aktiv X xromosomu var. Bunun baş verməsinə nə səbəb olur?

a. aktiv qalacaq metil (-CH3) qruplarının X xromosomuna bağlanması

b. Barr cəsədinə çevriləcək X xromosomunda XIST geninin aktivləşdirilməsi

c. kişi valideyndən alınan X xromosomunda XIST geninin inaktivasiyası

d. bir X xromosomunda BARR geninin aktivləşməsi, sonra isə qeyri-aktiv olur

Tez-tez soruşulan suallar

Bu problemi həll etmək üçün hansı elmi konsepsiyanı bilməlisiniz?

Tərbiyəçilərimiz bildirdilər ki, bu problemi həll etmək üçün irsiyyətin xromosom nəzəriyyəsini tətbiq etmək lazımdır. İrsiyyətin Xromosom Nəzəriyyəsini öyrənmək üçün video dərslərinə baxa bilərsiniz. Və ya daha çox İrsiyyətin Xromosom Nəzəriyyəsi praktikasına ehtiyacınız varsa, Xromosom Varislik Nəzəriyyəsi təcrübə problemlərini də tətbiq edə bilərsiniz.

Bu problemin çətinliyi nədir?

Tərbiyəçilərimiz çətinliyini qiymətləndirdiBütün dişi məməlilərdə hər hüceyrədə bir aktiv X xromosomu var. yüksək çətinlik kimi.

Bu problemin həlli nə qədər vaxt aparır?

Ekspert Biologiya müəllimimiz Kaitlyn bu problemi həll etmək üçün 6 dəqiqə 26 saniyə çəkdi. Yuxarıdakı video izahatında onların addımlarını izləyə bilərsiniz.

Bu problem hansı professor üçün aktualdır?

Məlumatlarımıza əsaslanaraq, bu problemin DREXEL-də professor Qvinin sinfi üçün aktual olduğunu düşünürük.


X xromosomunun inaktivasiyası

Şəkil 1. Tısbağa qabığı pişiyi X inaktivasiyasının gözəl bir nümunəsini tısbağa və caliko pişiklərinin xəzində müşahidə etmək olar. Xəz rəngi üçün gen X xromosomunda yerləşir, iki X xromosomunun hər biri fərqli bir rəng kodlayır: qara və ya narıncı. Narıncı "yamaq"da yalnız narıncı rəngi kodlayan X xromosomu aktivdir, qara "yamaqlarda" isə yalnız qara rəngi kodlayan X xromosomu aktivdir.

Qadın orqanının hər hüceyrəsində iki X xromosom var. Bu xromosomlardan biri söndürülür, çünki heç kim iki aktiv X xromosomu ilə yaşaya bilməz. Nijmegen Radboud Universitetinin molekulyar bioloqları Hendrik Marks və Henk Stunnenberg, Rotterdamdakı Erasmus MC-dən Joost Gribnau qrupu ilə birlikdə bu inaktivasiyanın X xromosomu üzərində yayılma mexanizmini göstərdilər. Elmi jurnal Genom Biologiyası Nəticələri dərc edəcək müvəqqəti PDF artıq onlayn tapıla bilər.

Cinsi xromosomlara gəldikdə, kişilərdə bir X xromosomu və Y xromosomu var, qadınlarda isə X xromosomunun iki nüsxəsi var. X inaktivasiyası adlanan proses bu X xromosomlarından birinin qadınlarda erkən embrion inkişafı zamanı təsirsiz hala gəlməsini təmin edir. Təsadüfi proses ikisindən hansının söndürüldüyünü müəyyən edir (Şəkil 1).

Normal embrionun inkişafı zamanı qadınlarda X inaktivasiyası çox erkən mərhələdə baş verir. Digərləri artıq kəşf etmişdilər ki, 'Xist' molekulu X inaktivasiyası zamanı açardır. Bu prosesi daha da öyrənmək üçün Marks və onun həmkarları X inaktivasiyasını öyrənmək üçün embrion kök hüceyrələrindən model sistem kimi istifadə etdilər. Ən son texnologiya ilə onlar iki X xromosomunu bir-birindən ayıra və onlardan birini - 166 milyon əsas cütü ilə - ətraflı ölçə bildilər. Hər gün xromosomun hansı hissələrinin söndürüldüyünü yoxlayırdılar. "Bütün proses təxminən səkkiz gün çəkdi," Marks izah edir "və inaktivasiya X xromosomunun mərkəzindən uclarına doğru yayılır. Bu, tədricən baş vermir, lakin domendən domenə sürətlə hərəkət edir" (Şəkil 2).

"Domenlər düyünlərdə birləşən uzun DNT parçalarıdır. X inaktivasiyası domendən domenə sıçrayarkən, biz indi bu domenlərin birgə tənzimləndiyini bilirik. Çox güman ki, X xromosomunun səhv inaktivasiyası ilə əlaqəli olan xəstəliklər domenlər arasında düzgün yayılmaması səbəbindən."

Şəkil 2. X xromosomunun inaktivasiyası bir domendən digərinə “atılır”.

X xromosomlarından biri təsirsiz olduqdan sonra o, əbədi olaraq hərəkətsiz qalacaq. Gələcəkdə Marks niyə bəzən birinin, digər hallarda isə digər X xromosomunun inkişaf zamanı təsirsizləşdiyini öyrənməyə ümid edir. Bu, Rett sindromu və kövrək X sindromu kimi X ilə əlaqəli xəstəliklərin müalicəsində kömək edə bilər. ""Doğru" X xromosomunun yenidən aktivləşdirilməsi (bir hissəsi) bu xəstəliklər üçün potensial müalicə ola bilər. Beləliklə, növbəti addım bunun necə ediləcəyini anlamaqdır."


Turner sindromu iki cinsi xromosomdan biri olan X xromosomu ilə əlaqədardır. İnsanlarda adətən hər hüceyrədə iki cinsi xromosom olur: qadınlarda iki X xromosomu, kişilərdə isə bir X xromosomu və bir Y xromosomu var. Turner sindromu qadın hüceyrələrində bir normal X xromosomunun olması və digər cinsi xromosomun olmaması və ya struktur dəyişikliyi ilə nəticələnir. İtkin genetik material doğuşdan əvvəl və sonra inkişafa təsir göstərir.

Turner sindromlu şəxslərin təxminən yarısında X monosomiyası var, yəni fərdin bədənindəki hər hüceyrədə adi iki cinsi xromosom əvəzinə X xromosomunun yalnız bir nüsxəsi var. Turner sindromu cinsi xromosomlardan biri tamamilə yox deyil, qismən əskik olduqda və ya yenidən təşkil edildikdə də baş verə bilər. Turner sindromu olan bəzi qadınların yalnız bəzi hüceyrələrində xromosom dəyişikliyi olur ki, bu da mozaika kimi tanınır. X xromosom mozaikasının səbəb olduğu Turner sindromu olan qadınlarda mozaik Turner sindromu olduğu deyilir.

Tədqiqatçılar X xromosomunda hansı genlərin Turner sindromunun əksər xüsusiyyətləri ilə əlaqəli olduğunu müəyyən etməyiblər. Bununla belə, adlanan bir gen müəyyən etdilər SHOX sümük inkişafı və böyüməsi üçün vacibdir. Bu genin bir nüsxəsinin itirilməsi, Turner sindromlu qadınlarda qısa boy və skelet anomaliyalarına səbəb ola bilər.

Turner sindromu ilə əlaqəli gen və xromosom haqqında daha çox məlumat əldə edin


Biologiya 171

Bu bölmənin sonunda siz aşağıdakıları edə biləcəksiniz:

  • Karyogramın necə yaradıldığını təsvir edin
  • Ayrılmamanın xromosom sayında pozğunluqlara səbəb olduğunu izah edin
  • Anevloidin səbəb olduğu pozğunluqları müqayisə edin
  • Xromosom strukturunda səhvlərin inversiyalar və translokasiyalar vasitəsilə necə baş verdiyini təsvir edin

Meyoz zamanı xromosomlar anormal davrandıqda irsi pozğunluqlar yarana bilər. Xromosom pozğunluqlarını iki kateqoriyaya ayıra bilərik: xromosom sayındakı anormalliklər və xromosom strukturunun yenidən qurulması. Hətta kiçik xromosom seqmentləri bir çox geni əhatə edə bildiyindən, xromosom pozğunluqları xarakterik olaraq dramatik və çox vaxt ölümcül olur.

Xromosomların İdentifikasiyası

Xromosomların təcrid edilməsi və mikroskopik müşahidə sitogenetikanın əsasını təşkil edir və klinisyenlərin insanlarda xromosom anomaliyalarını aşkar etdiyi əsas üsuldur. Karyotip xromosomların sayı və görünüşüdür və onların uzunluğu, bantlanma nümunəsi və sentromer mövqeyini əhatə edir. Fərdin karyotipinin görünüşünü əldə etmək üçün sitoloqlar xromosomların şəklini çəkirlər və sonra hər bir xromosomu kəsib diaqrama və ya karyoqramma yapışdırırlar. Başqa bir ad ideoqramdır ((Şəkil)).


Müəyyən bir növdə biz xromosomları onların sayına, ölçüsünə, sentromera mövqeyinə və bantlanma nümunəsinə görə müəyyən edə bilərik. İnsan karyotipində autosomlar və ya “bədən xromosomları” (cinsi olmayan bütün xromosomlar) ümumiyyətlə ən böyükdən (xromosom 1) ən kiçiyinə (xromosom 22) təxmini ölçü sırasına görə təşkil edilir. X və Y xromosomları autosom deyil. Bununla belə, 21-ci xromosom əslində 22-ci xromosomdan daha qısadır. Tədqiqatçılar bunu Daun sindromunu trisomiya 21 adlandırdıqdan sonra bu xəstəliyin bir əlavə xromosom 21-ə (ümumi üç) malik olmasının necə nəticələndiyini əks etdirəndən sonra kəşf etdilər. Bu mühüm xəstəliyin adını dəyişmək istəməyən elm adamları 21-ci xromosomun ən qısa xromosom dəstinə malik olduğunu təsvir etsələr də, onun nömrələnməsini saxladılar. Sentromerin hər iki ucundan çıxan xromosom “qollarını” nisbi uzunluqlarından asılı olaraq qısa və ya uzun kimi təyin edə bilərik. Qısa qolu qısaldırıq səh ("xırda" üçün) isə biz uzun qolu qısaldırıq q (çünki əlifba sırası ilə “p” hərfindən sonra gəlir). Rəqəmlər daha da bölünür və hər bir qolu işarələyir. Bu adlandırma sistemindən istifadə edərək, elmi ədəbiyyatda ardıcıl olaraq xromosom yerlərini təsvir edə bilərik.

Genetiklər xromosom aberrasiyalarını müəyyən etmək üçün karyoqramlardan istifadə edirlər. Biz Mendelə “müasir genetikanın atası” deyə müraciət etsək də, o, öz təcrübələrini müasir genetiklərin müntəzəm olaraq istifadə etdikləri alətlərin heç biri ilə aparmayıb. Belə güclü sitoloji üsullardan biri karyotipləşdirmədir, bu üsulla genetiklər bir hüceyrədən xromosom anomaliyaları ilə xarakterizə olunan əlamətləri müəyyən edə bilirlər. Bir insanın karyotipini müşahidə etmək üçün bir genetikçi əvvəlcə qan nümunəsindən və ya digər toxumadan insanın hüceyrələrini (ağ qan hüceyrələri kimi) toplayır. Laboratoriyada o, təcrid olunmuş hüceyrələri aktiv şəkildə bölünməyə başlamağa stimullaşdırır. Genetik daha sonra metafazada qatılaşdırılmış xromosomları tutmaq üçün hüceyrələrə kimyəvi kolxisin tətbiq edir. Genetik daha sonra hipotonik bir məhluldan istifadə edərək hüceyrələrdə şişkinliyə səbəb olur ki, xromosomlar bir-birindən ayrılsın. Nəhayət, genetik nümunəni fiksatorda saxlayır və onu slaydda tətbiq edir.

Genetik daha sonra hər bir xromosom cütünün fərqli və təkrarlana bilən bantlama nümunələrini daha yaxşı vizuallaşdırmaq üçün xromosomları bir neçə boyadan biri ilə boyayır. Boyandıqdan sonra genetik parlaq sahə mikroskopundan istifadə edərək xromosomlara baxır. Ümumi bir ləkə seçimi Giemsa ləkəsidir. Giemsa boyanması bütün 23 xromosom cütü boyunca düzülmüş təxminən 400-800 zolaq (sıx bükülmüş DNT və qatılaşdırılmış zülallar) ilə nəticələnir. Təcrübəli bir genetik hər bir bandı müəyyən edə bilər. Bantlama nümunələrinə əlavə olaraq, genetiklər xromosomları ölçü və sentromer yeri əsasında daha da müəyyən edirlər. Homoloji xromosom cütlərinin ədədi ardıcıllıqla ən uzundan ən qısaya düzüldüyü karyotipin klassik təsvirini əldə etmək üçün genetik rəqəmsal görüntü əldə edir, hər bir xromosomu müəyyən edir və xromosomları əl ilə bu modelə uyğunlaşdırır ((Şəkil)).

Ən əsası, karyoqramma fərdin hüceyrə başına çox və ya çox az xromosoma malik olduğu genetik anormallıqları aşkar edə bilər. Buna misal olaraq, 21-ci xromosomun üçüncü nüsxəsi ilə müəyyən edilən Daun Sindromu və qadınlarda normal iki xarakteristika əvəzinə yalnız bir X xromosomunun olması olan Turner Sindromu ola bilər. Genetiklər həmçinin böyük DNT delesiyalarını və ya daxiletmələrini müəyyən edə bilərlər. Məsələn, genetiklər fərqli üz xüsusiyyətlərini, həmçinin ürək və qanaxma qüsurlarını ehtiva edən Yakobsen Sindromunu 11-ci xromosomda delesiya ilə müəyyən edə bilərlər. Nəhayət, karyotip genetik materialın bir seqmentinin bir xromosomdan qopduğu zaman baş verən translokasiyaları təyin edə bilər. başqa bir xromosoma və ya eyni xromosomun fərqli hissəsinə yenidən bağlanır. Translokasiyalar xroniki miyelogen lösemi də daxil olmaqla müəyyən xərçənglərdə iştirak edir.

Mendelin sağlığında irsiyyət mücərrəd bir anlayış idi ki, onu yalnız xaçlar etməklə və nəslin ifadə etdiyi xüsusiyyətləri müşahidə etməklə nəticə çıxarmaq olar. Karyoqramı müşahidə etməklə, bugünkü genetiklər, hətta doğumdan əvvəl nəsillərdə genetik anormallıqları təsdiqləmək və ya proqnozlaşdırmaq üçün fərdin xromosom tərkibini vizual olaraq görə bilirlər.

Xromosom Sayının Bozukluğu

Bütün xromosom pozğunluqları arasında xromosom sayı anomaliyaları karyogramdan ən açıq şəkildə müəyyən edilə bilər. Xromosom sayı pozğunluqlarına bütün xromosomların təkrarlanması və ya itirilməsi, həmçinin xromosomların tam dəstlərinin sayında dəyişikliklər daxildir. Onlar homoloji xromosom cütləri və ya bacı xromatidlər meioz zamanı ayrıla bilmədikdə baş verən qeyri-disjunksiyadan qaynaqlanır. Yanlış düzülmüş və ya natamam sinapsis və ya xromosom miqrasiyasını asanlaşdıran mil aparatının disfunksiyası ayrılmazlığa səbəb ola bilər. Ayrılmama riski valideynlərin yaşı ilə artır.

Ayrılmama I və ya II meyoz zamanı fərqli nəticələrlə baş verə bilər ((Şəkil)). Əgər homoloji xromosomlar meioz I zamanı ayrıla bilmirsə, nəticədə həmin xromosom olmayan iki gamet və iki xromosom nüsxəsi olan iki gamet yaranır. Meyoz II zamanı bacı xromatidlər ayrıla bilmirsə, nəticədə həmin xromosom olmayan bir gamet, bir xromosom nüsxəsi olan iki normal gamet və iki xromosom nüsxəsi olan bir gamet yaranır.


Ayrılmama ilə bağlı aşağıdakı müddəalardan hansı doğrudur?

  1. Ayrılmama yalnız n+1 və ya n-1 xromosomlu gametlərlə nəticələnir.
  2. Meyoz II zamanı baş verən ayrılmazlıq 50 faiz normal gametlərlə nəticələnir.
  3. Meyoz I zamanı ayrılmazlıq 50 faiz normal gametlərlə nəticələnir.
  4. Ayrılmamaq həmişə dörd müxtəlif növ gametlə nəticələnir.

Anevloidiya

Alimlər öz növlərinə uyğun xromosom sayına malik olan fərdləri euploid adlandırırlar. İnsanlarda euploidiya 22 cüt autosoma və bir cüt cinsi xromosoma uyğun gəlir. Xromosom sayında səhv olan bir şəxs monosomiya (bir xromosomun itirilməsi) və ya trisomiya (kənar xromosom əldə edilməsi) daxil olan bir termin olan aneuploid kimi təsvir olunur. Otosomun hər hansı bir nüsxəsini itirən monosomik insan ziqotları, əsas genlərə malik olmadığı üçün həmişə doğuşa qədər inkişaf edə bilmirlər. Bu, insanlarda “gen dozasının” əhəmiyyətini vurğulayır. Əksər otosomal trisomiyalar doğuşa qədər də inkişaf etmir, lakin bəzi kiçik xromosomların (13, 15, 18, 21 və ya 22) təkrarlanması nəticəsində bir neçə həftədən uzun illər ərzində sağ qalan nəsillər yarana bilər. Trisomik fərdlər fərqli bir genetik balanssızlıqdan əziyyət çəkirlər: gen dozasının həddindən artıq olması. Əlavə xromosomu olan fərdlər həmin xromosomun kodladığı çoxlu gen məhsullarını sintez edə bilər. Xüsusi genlərin bu əlavə dozası (yüzdə 150) bir sıra funksional problemlərə səbəb ola bilər və çox vaxt inkişafa mane olur. Həyat qabiliyyətli doğuşlar arasında ən çox rast gəlinən trisomiya Daun Sindromuna uyğun gələn 21-ci xromosomdur. Qısa boy və geridə qalmış rəqəmlər, geniş kəllə və böyük dili əhatə edən üz fərqləri və əhəmiyyətli inkişaf ləngimələri bu irsi pozğunluğu olan şəxsləri xarakterizə edir. Daun sindromunun tezliyini ananın yaşı ilə əlaqələndirə bilərik. Yaşlı qadınların trisomiya 21 genotipini daşıyan döllərlə hamilə qalma ehtimalı daha yüksəkdir ((Şəkil)).


Bu video simulyasiyada Daun sindromuna gətirib çıxaran bir xromosom əlavə etməyi vizuallaşdırın.

Poliploidiya

Biz xromosom dəstlərinin düzgün sayından çox olan fərdləri (diploid növlər üçün iki) poliploid adlandırırıq. Məsələn, anormal diploid yumurtanı normal haploid sperma ilə gübrələmək triploid ziqotu verəcəkdir. Poliploid heyvanlar olduqca nadirdir, yastı qurdlar, xərçəngkimilər, suda-quruda yaşayanlar, balıqlar və kərtənkələlər arasında yalnız bir neçə nümunə var. Poliploid heyvanlar sterildir, çünki meioz normal davam edə bilmir və bunun əvəzinə əsasən canlı ziqotlar verə bilməyən aneuploid qız hüceyrələri əmələ gətirir. Nadir hallarda poliploid heyvanlar haplodiploidiya yolu ilə cinsi yolla çoxala bilirlər, bu zaman mayalanmamış yumurta mitotik şəkildə bölünərək nəsil verir. Bunun əksinə olaraq, poliploidiya bitki aləmində çox yayılmışdır və poliploid bitkilər öz növlərinin euploidlərindən daha böyük və daha möhkəm olurlar ((Şəkil)).


İnsanlarda Cinsi Xromosomların Ayrılmaması

İnsanlar otosomal trisomiyalar və monosomiyalarla dramatik zərərli təsirlər göstərirlər. Buna görə də, müxtəlif sayda X xromosomunu daşımalarına baxmayaraq, insan qadın və kişilərinin normal fəaliyyət göstərə bilməsi intuitiv görünə bilər. Otosomların qazanc və ya itkisi əvəzinə, cinsi xromosomların sayında dəyişikliklər nisbətən yüngül təsirlərlə baş verir. Qismən bu, molekulyar proses X inaktivasiyası səbəbindən baş verir. İnkişafın əvvəlində, dişi məməlilərin embrionları cəmi bir neçə min hüceyrədən ibarət olduqda (yeni doğulan körpədə trilyonlarla nisbətdə), hər hüceyrədə bir X xromosomu sakit (hərəkətsiz) bir quruluşa və ya Barr cəsədinə sıx şəkildə sıxlaşaraq təsirsizləşir. X xromosomunun (ana və ya ata tərəfindən törədilmiş) hər bir hüceyrədə inaktivləşməsi şansı təsadüfi olur, lakin bu baş verdikdən sonra ondan əldə edilən bütün hüceyrələr eyni qeyri-aktiv X xromosomuna və ya Barr gövdəsinə sahib olacaqlar. Bu proseslə qadınlar X xromosomunun ikiqat genetik dozasını kompensasiya edirlər. “Tısbağa qabığı” adlanan pişiklərdə biz rüşeym X inaktivasiyasını rəng dəyişikliyi kimi müşahidə edirik ((Şəkil)). X-əlaqəli örtük rəngi geni üçün heterozigot olan qadınlar, bədəninin müxtəlif bölgələrində iki fərqli palto rəngindən birini ifadə edəcəklər, bu da həmin bölgənin embrion hüceyrə progenitorunda hansı X xromosomunun təsirsiz hala gəlməsinə uyğundur.


Anormal sayda X xromosomu daşıyan fərd, hər hüceyrəsində bir X xromosomu istisna olmaqla, hamısını təsirsiz hala gətirir. Bununla belə, hətta inaktivləşdirilmiş X xromosomları da bir neçə geni ifadə etməyə davam edir və X xromosomları qadın yumurtalıqlarının düzgün yetişməsi üçün yenidən aktivləşməlidir. Nəticədə, X-xromosom anomaliyaları adətən yüngül zehni və fiziki qüsurlar, həmçinin sterillik ilə baş verir. X xromosomu tamamilə yoxdursa, fərd uşaqlıqda inkişaf etməyəcək.

Alimlər cinsi xromosomların sayında bir sıra səhvləri müəyyən etmiş və xarakterizə etmişlər. Üç X xromosomlu fərdlər, triplo-X, fenotipik olaraq qadındır, lakin inkişaf gecikmələrini və aşağı məhsuldarlığı ifadə edir. Klinefelter sindromunun bir növünə uyğun gələn XXY genotipi fenotipik olaraq kiçik testisləri, böyüdülmüş döşləri və bədən tükləri azalmış kişilərə uyğundur. Klinefelter sindromunun daha mürəkkəb növləri mövcuddur ki, burada fərddə beş X xromosom var. Bütün növlərdə, biri istisna olmaqla, hər X xromosomu artıq genetik dozanı kompensasiya etmək üçün inaktivasiyaya məruz qalır. Biz bunu hər hüceyrə nüvəsində bir neçə Barr cismi kimi görürük. X0 genotipi (yəni, yalnız bir cinsi xromosom) kimi xarakterizə edilən Turner sindromu qısaboylu, boyun nahiyəsində pərçimli dəri, eşitmə və ürək qüsurları və sterilliyi olan fenotipik olaraq qadın fərdlərə uyğundur.

Dublikasiyalar və silinmələr

Bütün bir xromosomu itirmək və ya əldə etməkdən əlavə, bir xromosom seqmenti dublikat ola və ya özünü itirə bilər. Dublikasiyalar və silinmələr çox vaxt sağ qalan, lakin fiziki və əqli anormallıqlar nümayiş etdirən nəsillər yaradır. Dublikasiya olunmuş xromosom seqmentləri mövcud xromosomlarla birləşə bilər və ya nüvədə sərbəst ola bilər. Cri-du-chat (fransızcadan "pişiyin ağlaması") ən çox 5p-nin (5-ci xromosomun kiçik qolu) silinməsi nəticəsində sinir sistemi anomaliyaları və müəyyən edilə bilən fiziki xüsusiyyətləri ilə ortaya çıxan bir sindromdur ((Şəkil) ). Bu genotipli körpələr, xəstəliyin adının əsaslandığı xarakterik yüksək səsli qışqırıq yayırlar.


Xromosom strukturunun yenidən qurulması

Sitoloqlar xromosomlarda çoxsaylı struktur dəyişikliklərini xarakterizə etdilər, lakin xromosomların inversiyaları və translokasiyaları ən çox yayılmışdır. Meyoz zamanı hər ikisini uyğun gen uyğunluğunu saxlamaq üçün yenidən qurulmuş xromosomların keçmiş homoloqları ilə uyğunlaşdırılmış cütləşməsi ilə müəyyən edə bilərik. İki homoloqun genləri düzgün istiqamətləndirilməsə, rekombinasiya hadisəsi bir xromosomdan genlərin itirilməsi və digərində genlərin əldə edilməsi ilə nəticələnə bilər. Bu, aneuploid gametlər istehsal edəcəkdir.

Xromosomların çevrilməsi

Xromosomun inversiyası xromosomun bir hissəsinin ayrılması, 180° fırlanması və yenidən yerləşdirilməsidir. Təbiətdə inversiyalar mexaniki kəsmə nəticəsində və ya dəyişdirilə bilən elementlərin təsiri nəticəsində baş verə bilər (DNT ardıcıllığını kəsən və yapışdıran fermentlərin köməyi ilə xromosom seqmentlərinin yenidən qurulmasını asanlaşdıra bilən xüsusi DNT ardıcıllığı). Bir gen ardıcıllığını pozmadıqca, inversiyalar yalnız gen oriyentasiyasını dəyişdirir və ehtimal ki, aneuploid səhvlərdən daha yumşaq təsirlərə malikdir. Bununla belə, dəyişdirilmiş gen oriyentasiyası funksional dəyişikliklərlə nəticələnə bilər, çünki gen ifadəsinin tənzimləyiciləri öz hədəflərinə nisbətən mövqedən kənara çıxa bilər və gen məhsullarının anormal səviyyələrinə səbəb ola bilər.

İnversiya perisentrik ola bilər və sentromer və ya parasentrik ola bilər və sentromerdən kənarda baş verə bilər ((Şəkil)). Sentromere ilə bağlı asimmetrik olan perisentrik inversiya xromosom qollarının nisbi uzunluğunu dəyişə bilər və bu inversiyaları asanlıqla müəyyən edilə bilər.


Bir homoloji xromosom inversiyaya məruz qaldıqda, digəri isə etmədikdə, fərd inversiya heterozigotudur. Meyoz zamanı nöqtə-nöqtə sinapsisini saxlamaq üçün bir homoloq bir döngə yaratmalı, digər homoloq isə onun ətrafında formalaşmalıdır. Bu topologiya genlərin düzgün uyğunlaşmasını təmin edə bilsə də, homoloqları da uzatmağa məcbur edir və qeyri-dəqiq sinapsis bölgələrində baş verə bilər ((Şəkil)).


Xromosom 18 İnversiya Bütün xromosomların struktur yenidən qurulması həyat qabiliyyəti olmayan, zəifləmiş və ya sonsuz fərdlər əmələ gətirmir. Nadir hallarda belə bir dəyişiklik yeni növlərin inkişafı ilə nəticələnə bilər. Əslində, 18-ci xromosomda perisentrik inversiya insan təkamülünə töhfə vermiş kimi görünür. Bu inversiya ən yaxın genetik qohumlarımız olan şimpanzelərdə yoxdur. İnsanlar və şimpanzelər sitogenetik olaraq bir neçə xromosomda perisentrik inversiya və insanlarda ikinci xromosoma uyğun gələn şimpanzelərdə iki ayrı xromosomun birləşməsi ilə fərqlənirlər.

Elm adamları, perisentrik xromosom 18 inversiyasının, təxminən beş milyon il əvvəl şimpanzelərlə ortaq əcdaddan ayrıldıqdan sonra erkən insanlarda meydana gəldiyinə inanırlar. Bu inversiyanı xarakterizə edən tədqiqatçılar təqribən 19.000 nukleotid əsasının 18p-də dublikat edildiyini və təkrarlanan bölgənin ters çevrilərək əcdad insanın 18-ci xromosomuna yenidən daxil edildiyini irəli sürdülər.

Bu inversiya bölgəsində insan və şimpanze genlərinin müqayisəsi göstərir ki, iki gen-ROCK1USP14— şimpanze 17-ci xromosomda bitişik olan (insan 18-ci xromosomuna uyğundur) insan 18-ci xromosomunda daha uzaqda yerləşir. Bu, inversiya qırılma nöqtələrindən birinin bu iki gen arasında baş verdiyini göstərir. Maraqlıdır ki, insanlar və şimpanzelər ifadə edirlər USP14 kortikal hüceyrələr və fibroblastlar da daxil olmaqla xüsusi hüceyrə tiplərində fərqli səviyyələrdə. Ola bilsin ki, bir əcdad insanında 18-ci xromosom inversiyası xüsusi genlərin yerini dəyişib və onların ifadə səviyyələrini faydalı şəkildə sıfırlayıb. Çünki hər ikisi ROCK1USP14 hüceyrə fermentlərini kodlayır, onların ifadəsindəki dəyişiklik hüceyrə funksiyasını dəyişə bilər. Bu inversiyanın hominid təkamülünə necə töhfə verdiyini bilmirik, lakin bu, insanların digər primatlardan uzaqlaşmasında mühüm amil kimi görünür. 1

Translokasiyalar

Translokasiya, bir xromosom seqmenti dissosiasiya edildikdə və fərqli, qeyri-homoloji xromosoma yenidən bağlandıqda baş verir. Translokasiyalar tənzimləyici ardıcıllıqla bağlı genlərin mövqelərinin necə dəyişməsindən asılı olaraq xoş xasiyyətli və ya dağıdıcı təsirlərə malik ola bilər. Xüsusilə, bir neçə xərçəng və şizofreniya ilə spesifik translokasiyalar baş vermişdir. Qarşılıqlı translokasiyalar iki qeyri-homoloji xromosom arasında xromosom seqmentlərinin dəyişdirilməsi nəticəsində baş verir ki, heç bir genetik məlumat qazanması və ya itkisi olmasın ((Şəkil)).


Bölmənin xülasəsi

Xromosomların sayı, ölçüsü, forması və zolaq şəkli onları karyoqrammada asanlıqla müəyyən etməyə imkan verir və bir çox xromosom anomaliyalarını qiymətləndirməyə imkan verir. Bir neçə trisomik genotip canlı olsa da, xromosom sayındakı pozğunluqlar və ya anevloidlər adətən embrion üçün ölümcül olur. X inaktivasiyasına görə cinsi xromosomlardakı aberrasiyalar adətən daha yumşaq fenotipik təsirlərə malikdir. Aneuploidiyalara həmçinin xromosomun seqmentlərinin təkrarlanması və ya silinməsi halları daxildir. İnversiya və ya translokasiya da xromosom strukturlarını yenidən təşkil edə bilər. Bu aberasiyaların hər ikisi problemli fenotipik təsirlərlə nəticələnə bilər. Meyoz zamanı xromosomları qeyri-təbii topologiyalar almağa məcbur etdikləri üçün, ayrılma və ayrılma ehtimalı səbəbindən inversiyalar və translokasiyalar çox vaxt məhsuldarlığın azalması ilə baş verir.

İncəsənət Əlaqələri

(Şəkil) Ayrılmama ilə bağlı aşağıdakı müddəalardan hansı doğrudur?

  1. Ayrılmama yalnız n+1 və ya n–1 xromosomlu gametlərlə nəticələnir.
  2. Meyoz II zamanı baş verən ayrılmazlıq 50 faiz normal gametlərlə nəticələnir.
  3. Meyoz I zamanı ayrılmazlıq 50 faiz normal gametlərlə nəticələnir.
  4. Ayrılmamaq həmişə dörd müxtəlif növ gametlə nəticələnir.

Pulsuz Cavab

Diaqramlardan istifadə edərək, ayrılmazlığın aneuploid ziqota necə səbəb ola biləcəyini təsvir edin.

Dəqiq diaqram üslubu dəyişəcək diaqram kimi görünməlidir (Şəkil).

Haşiyələr

    Violaine Goidts və başqaları, "18-ci xromosomun insana xas inversiya ilə əlaqəli seqmental duplikasiya: primatlarda seqmental duplikasiyaların karyotip və genom təkamülünə təsirinin daha bir nümunəsi," İnsan Genetikası. 115 (2004):116-122

Lüğət


Xromosom dəyişiklikləri ilə əlaqəli sağlamlıq şərtləri

Aşağıdakı xromosom şərtləri x xromosomunun strukturunda və ya nüsxələrinin sayında dəyişikliklərlə əlaqələndirilir.

46,XX cinsi inkişafın testis pozğunluğu

Cinsi inkişafın 46,XX testis pozğunluğu hər hüceyrədə iki X xromosomu olan fərdlərin, adətən qadınlarda rast gəlinən modelin kişi görünüşünə malik olduğu bir vəziyyətdir. Cinsi inkişafın 46,XX testis pozğunluğu olan əksər fərdlərdə bu vəziyyət xromosomlar arasında genetik materialın anormal mübadiləsi (translokasiya) nəticəsində yaranır. Bu mübadilə təsirlənmiş şəxsin atasında sperma hüceyrələrinin formalaşması zamanı təsadüfi bir hadisə kimi baş verir. Translokasiya dölün kişiyə çevrilməsindən məsul olan genə təsir göstərir ( SRY gen). The SRY normal olaraq Y xromosomunda olan gen, bu pozğunluqda, demək olar ki, həmişə X xromosomuna yerləşmir. X xromosomunu daşıyan döl SRY gen Y xromosomuna malik olmasa da kişi kimi inkişaf edəcək.

48, XXXY sindromu

48,XXXY sindromu oğlan və kişilərdə zehni geriliyə, inkişaf geriliyinə, fiziki fərqlərə və bioloji uşaqlara ata ola bilməməyə (sonsuzluq) səbəb olan xromosom vəziyyətidir. Bu vəziyyət hər hüceyrədə iki əlavə X xromosomunun olması ilə nəticələnir. 48,XXXY sindromu olan oğlan və kişilərdə adi tək Y xromosomu üstəgəl X xromosomunun üç nüsxəsi, hər hüceyrədə cəmi 48 xromosom var.

X xromosomunda çoxlu genin əlavə nüsxələrinin olması inkişafın bir çox aspektlərinə, o cümlədən doğuşdan əvvəl və yetkinlik dövründə cinsi inkişafa təsir göstərir. Tədqiqatçılar 48,XXXY sindromu ilə baş verən spesifik inkişaf və fiziki fərqlərə hansı genlərin töhfə verdiyini müəyyən etmək üçün çalışırlar.

48,XXXY sindromu bəzən Klinefelter sindromunun bir variantı kimi təsvir olunur (aşağıda təsvir edilmişdir). Bununla belə, 48,XXXY sindromunun xüsusiyyətləri Klinefelter sindromundan daha şiddətli olur və bədənin daha çox hissəsinə təsir göstərir. Həkimlər və tədqiqatçılar bu cinsi xromosom pozğunluqları arasındakı fərqlər haqqında daha çox məlumat əldə etdikdən sonra onları ayrı bir vəziyyət kimi nəzərdən keçirməyə başladılar.

48,XXYY sindromu

48,XXYY sindromu təsirlənmiş oğlan və kişilərdə sonsuzluğa, inkişaf və davranış pozğunluqlarına və digər sağlamlıq problemlərinə səbəb olan xromosomal vəziyyətdir. Bu vəziyyət kişi hüceyrələrində əlavə X xromosomunun və əlavə Y xromosomunun olması ilə əlaqədardır. X xromosomundan əlavə genetik material kişi cinsi inkişafına mane olur, testislərin normal fəaliyyət göstərməsinə mane olur və yeniyetmə və yetkin kişilərdə testosteronun (kişi cinsi inkişafını istiqamətləndirən hormon) səviyyəsini azaldır. Əlavə X və Y xromosomlarının psevdoautosomal bölgələrindən olan genlərin əlavə nüsxələri 48,XXYY sindromunun əlamət və simptomlarına kömək edir, lakin spesifik genlər müəyyən edilməmişdir.

49, XXXXY sindromu

49,XXXXY sindromu oğlan və kişilərdə zehni geriliyə, inkişafda gecikmələrə (xüsusilə nitq və dildə), fiziki fərqlərə və sonsuzluğa səbəb olan xromosom vəziyyətidir. Bu vəziyyət hər hüceyrədə üç əlavə X xromosomunun olması ilə nəticələnir. 49,XXXXY sindromu olan oğlan və kişilərdə adi tək Y xromosomu üstəgəl X xromosomunun dörd nüsxəsi, hər hüceyrədə cəmi 49 xromosom var.

X xromosomunda çoxlu genin əlavə nüsxələrinin olması inkişafın bir çox aspektlərinə, o cümlədən doğuşdan əvvəl və yetkinlik dövründə cinsi inkişafa təsir göstərir. Tədqiqatçılar 49,XXXXY sindromu ilə baş verən spesifik inkişaf və fiziki fərqlərə hansı genlərin töhfə verdiyini müəyyən etmək üçün çalışırlar.

49,XXXXY sindromu bəzən Klinefelter sindromunun bir variantı kimi təsvir olunur (aşağıda təsvir edilmişdir). Bununla belə, 49,XXXXY sindromunun xüsusiyyətləri Klinefelter sindromundan daha şiddətli olur və bədənin daha çox hissəsinə təsir göstərir. Həkimlər və tədqiqatçılar bu cinsi xromosom pozğunluqları arasındakı fərqlər haqqında daha çox məlumat əldə etdikdən sonra onları ayrı bir vəziyyət kimi nəzərdən keçirməyə başladılar.

Bağırsaq psevdoobstruksiyası

Bağırsaq psevdo-obstruksiyası, qidanı həzm traktından keçirən (peristalsis) əzələ daralmasının əlaqələndirilmiş dalğalarının pozulması ilə xarakterizə olunan bir vəziyyət, X xromosomunu əhatə edən genetik dəyişikliklər nəticəsində yarana bilər.

Bağırsaq psevdoobstruksiyası olan bəzi fərdlərdə X xromosomunda mutasiyalar, dublikasiyalar və ya genetik materialın silinməsi müşahidə olunur. FLNA gen. Bu gendən əmələ gələn zülal, filamin A, hüceyrələrə quruluş verən və onların formasını dəyişməyə və hərəkət etməyə imkan verən sitoskelet adlanan filamentlərin budaqlanan şəbəkəsini meydana gətirməyə kömək edir.

Tədqiqatçılar hesab edirlər ki, X xromosomunda olan dəyişikliklərə təsir edir FLNA gen filamin A zülalının funksiyasını pozur. Tədqiqatlar göstərir ki, filamin A funksiyasının pozulması doğuşdan əvvəl inkişaf zamanı mədə-bağırsaq traktının hamar əzələlərində hüceyrələrin formasına təsir edərək, bu əzələlərin təbəqələşməsində anormallıqlara səbəb olur. Hamar əzələlər şüurlu şəkildə idarə olunmadan büzüldükləri və rahatladıqları daxili orqanlara düzülür. Həzm sistemində bu əzələlərin anormal təbəqələşməsi peristaltikaya mane ola bilər.

Təsir edən genetik materialın silinməsi və ya təkrarlanması FLNA gen X xromosomunda bitişik genləri də əhatə edə bilər. Qonşu genlərdəki dəyişikliklər bəzi təsirlənmiş şəxslərdə baş verən nevroloji anormallıqlar və qeyri-adi üz cizgiləri kimi bəzi digər əlamət və simptomları izah edə bilər.

Klinefelter sindromu

Klinefelter sindromu oğlanlarda və kişilərdə fiziki və intellektual inkişafa təsir edə bilən xromosom vəziyyətidir. Bu, X xromosomunun əlavə bir nüsxəsindən qaynaqlanır. Klinefelter sindromlu oğlan və kişilərdə adi tək Y xromosomu üstəgəl X xromosomunun iki nüsxəsi var, hər hüceyrədə cəmi 47 xromosom var (47,XXY).

X xromosomunda əlavə gen nüsxəsinin olması, doğuşdan əvvəl və yetkinlik dövründə cinsi inkişaf da daxil olmaqla inkişafın bir çox aspektlərinə təsir göstərir. Tədqiqatçılar Klinefelter sindromu ilə baş verə biləcək spesifik inkişaf və fiziki fərqlərə hansı genlərin töhfə verdiyini müəyyən etmək üçün çalışırlar.

Klinefelter sindromunun xüsusiyyətləri olan bəzi insanların yalnız bəzi hüceyrələrində əlavə X xromosomu var, digər hüceyrələrdə bir X və bir Y xromosomu var. Bu şəxslərdə vəziyyət mozaik Klinefelter sindromu (46,XY/47,XXY) kimi təsvir olunur. Mozaik Klinefelter sindromu olan oğlan və kişilərdə hüceyrələrin hansı nisbətində əlavə xromosoma malik olduğundan asılı olaraq, bütün hüceyrələrində əlavə X xromosomu olanlara nisbətən daha yüngül əlamətlər və simptomlar ola bilər.

Hər bir hüceyrədə birdən çox əlavə cinsi xromosomun olması nəticəsində yaranan bir neçə vəziyyət bəzən Klinefelter sindromunun variantları kimi təsvir olunur. Bu şərtlərə 48, XXXY sindromu və 49, XXXXY sindromu (hər ikisi yuxarıda təsvir edilmişdir) daxildir. Bu pozğunluqların xüsusiyyətləri Klinefelter sindromundan daha şiddətli olur və bədənin daha çox hissələrinə təsir göstərir. Həkimlər və tədqiqatçılar bu cinsi xromosom pozğunluqları arasındakı fərqlər haqqında daha çox məlumat əldə etdikdən sonra onları ayrı bir vəziyyət kimi nəzərdən keçirməyə başladılar.

Xətti dəri qüsurları sindromu ilə mikroftalmiya

X-xromosomunun Xp22 adlı bölgəsində genetik materialın silinməsi xətti dəri qüsurları sindromu ilə mikroftalmiyaya səbəb olur. Bu vəziyyət kiçik və ya zəif inkişaf etmiş gözlər (mikroftalmiya) və baş və boyunda qeyri-adi xətti dəri işarələri ilə xarakterizə olunur.

Xp22 bölgəsi adlı bir gen daxildir HCCS, holositoxrom c tipli sintaza adlı fermentin istehsalı üçün təlimatları daşıyır. Bu ferment sitokrom c adlı molekulun əmələ gəlməsinə kömək edir. Cytochrome c is involved in a process called oxidative phosphorylation, by which mitochondria generate adenosine triphosphate (ATP), the cell's main energy source. It also plays a role in the self-destruction of cells (apoptosis).

A deletion of genetic material that includes the HCCS gene prevents the production of the holocytochrome c-type synthase enzyme. In females (who have two X chromosomes), some cells produce a normal amount of the enzyme and other cells produce none. The resulting overall reduction in the amount of this enzyme leads to the signs and symptoms of microphthalmia with linear skin defects syndrome.

In males (who have only one X chromosome), a deletion that includes the HCCS gene results in a total loss of the holocytochrome c-type synthase enzyme. A lack of this enzyme appears to be lethal very early in development, so almost no males are born with microphthalmia with linear skin defects syndrome. A few affected individuals with male appearance who have two X chromosomes have been identified.

A reduced amount of the holocytochrome c-type synthase enzyme can damage cells by impairing their ability to generate energy. In addition, without the holocytochrome c-type synthase enzyme, the damaged cells may not be able to undergo apoptosis. These cells may instead die in a process called necrosis that causes inflammation and damages neighboring cells. During early development this spreading cell damage may lead to the eye and skin abnormalities characteristic of microphthalmia with linear skin defects syndrome.

Triple X syndrome

Triple X syndrome (also called 47,XXX or trisomy X) results from an extra copy of the X chromosome in each of a female's cells. Females with triple X syndrome have three X chromosomes, for a total of 47 chromosomes per cell. An extra copy of the X chromosome can be associated with tall stature, developmental delays, learning problems, and other features in some girls and women.

Some females with triple X syndrome have an extra X chromosome in only some of their cells. This phenomenon is called 46,XX/47,XXX mosaicism.

Females with more than one extra copy of the X chromosome (48,XXXX or 49,XXXXX) have been identified, but these chromosomal changes are rare. As the number of extra sex chromosomes increases, so does the risk of learning problems, intellectual disability, birth defects, and other health issues.

Turner sindromu

Turner sindromu qadın hüceyrələrində bir normal X xromosomunun olması və digər cinsi xromosomun olmaması və ya struktur dəyişikliyi ilə nəticələnir. The missing genetic material affects development before and after birth, leading to short stature, ovarian malfunction, and other features of Turner syndrome.

About half of individuals with Turner syndrome have monosomy X (45,X), which means each cell in an individual's body has only one copy of the X chromosome instead of the usual two sex chromosomes. Turner sindromu cinsi xromosomlardan biri tamamilə yox deyil, qismən əskik olduqda və ya yenidən təşkil edildikdə də baş verə bilər.

Turner sindromu olan bəzi qadınların yalnız bəzi hüceyrələrində xromosom dəyişikliyi olur ki, bu da mozaika kimi tanınır. Some cells have the usual two sex chromosomes (either two X chromosomes or one X chromosome and one Y chromosome), and other cells have only one copy of the X chromosome. Women with Turner syndrome caused by X chromosome mosaicism (45,X/46,XX or 45,X/46,XY) are said to have mosaic Turner syndrome.

Researchers have not determined which genes on the X chromosome are responsible for most of the features of Turner syndrome. Bununla belə, adlanan bir gen müəyyən etdilər SHOX sümük inkişafı və böyüməsi üçün vacibdir. The SHOX gene is located in the pseudoautosomal regions of the sex chromosomes. Missing one copy of this gene likely causes short stature and skeletal abnormalities in women with Turner syndrome.

X-linked acrogigantism

Duplication of a small amount of genetic material on the X chromosome causes X-linked acrogigantism (X-LAG), which is characterized by abnormally fast growth beginning in infancy or early childhood. Affected individuals may have the condition as a result of enlargement (hyperplasia) of the pituitary gland or development of a noncancerous tumor in the gland (called a pituitary adenoma). The pituitary is a small gland at the base of the brain that produces hormones that control many important body functions, including growth hormone, which helps direct growth of the body. The abnormal gland releases more growth hormone than normal, causing rapid growth in individuals with X-LAG.

The duplication, often referred to as an Xq26.3 microduplication, occurs on the long (q) arm of the chromosome at a location designated q26.3. It can include several genes, but only duplication of the GPR101 gene is necessary to cause X-LAG. The GPR101 gene provides instructions for making a protein whose function is unknown, although it is thought to be involved in the growth of cells in the pituitary gland or in the release of growth hormone from the gland.

Duplication of the GPR101 gene leads to an excess of GPR101 protein. It is unclear how extra GPR101 protein results in the development of a pituitary adenoma or hyperplasia or in the release of excess growth hormone.

Other chromosomal conditions

Chromosomal conditions involving the sex chromosomes often affect sex determination (whether a person has the sexual characteristics of a male or a female), sexual development, and the ability to have biological children (fertility). The signs and symptoms of these conditions vary widely and range from mild to severe. They can be caused by missing or extra copies of the sex chromosomes or by structural changes in the chromosomes.


Question related to X chromosome gene expression in male and female

Because only one of the X chromosomes is active in XX cells, that means at the end of the day boys and girls have one working X chromosome per cell.

How do patterns of gene expression differ in sexes? For example, if there are 10 genes on the X chromosome and all 10 are active in females, are the same 10 also active in males? If not, how do they differ?

I appreciate your explanation and/or paper referral.

Genetics is my weak spot but I believe the answer is yes. If memory serves, the one and only thing that the Y chromosome does is cause the ovaries to form outside the body as testes (which in turn drives them to produce a lot of testosterone).

Yes the same are active in males as well. In females one of the two x chromosomes are inactivated (at least in mammals). The inactivated one is called the bar body (look it up!) . This way if someone got a mutant gene on these x chromosomes for a proteïne(for example G6PDD which is X bound. ) You'll find males who cant produce it and those who can with 100% activity. And in females who got one mutant allele you'll find a productivity of 50% for this enzym (cause in some cells the mutant x get shut down and in others the normal one gets shut down leading to 50% activity) if all this makes sense :)

I was interested so I found the article below. Basically mammals have random x inactivation so if there is a mutation that would be lethal in males and not in females the expression would only be there in some cells. This means that even though the body would struggle overall and have varying degrees of symptoms the disease would not be full fledged. Here is a snippet and a link:

This comparison of imprinted versus random X inactivation raises an important question: If all cells of the early preimplantation embryo already inactivate the paternal X, why is there a need to reactivate it, only to randomly inactivate an X chromosome again? One hypothesis is that perhaps random X inactivation evolved in placental mammals in order to have an additional chance to cope with X-linked mutations. Specifically, if the paternal X is always inactivated, this places the burden of all X-chromosome gene expression on the mother. Placental mammals may have therefore evolved random X inactivation to alleviate the burden of maternal X-chromosome mutations. In Rett's syndrome, for instance, females that carry a mutated copy of the MECP2 gene on the maternal X are able to survive (although with variable symptoms), because the paternal X has a normal copy that remains active in some cells (Ham et al., 2005). Random XCI is also mechanistically more complete than imprinted XCI, which tends to be very leaky, or still exhibit some normal phenotype, in marsupials (Graves, 2006)


Videoya baxın: B12 vitamininə kömək edən ağıllı hüceyrələr (Avqust 2022).