stringtranslate.com

Х-хромосома

Х -хромосома является одной из двух половых хромосом у многих организмов, включая млекопитающих, и встречается как у мужчин, так и у женщин. Это часть системы определения пола XY и системы определения пола XO . Х-хромосома была названа в честь своих уникальных свойств ранними исследователями, в результате чего ее аналог Y-хромосома был назван по следующей букве алфавита после ее последующего открытия. [4]

Открытие

Особость Х-хромосомы впервые было отмечено в 1890 году Германом Хенкингом в Лейпциге. Хенкинг изучал семенники пиррокориса и заметил, что одна хромосома не участвует в мейозе . Хромосомы названы так из-за их способности окрашиваться ( хрома по -гречески означает цвет ). Хотя Х-хромосому можно было окрасить так же хорошо, как и другие, Хенкинг не был уверен, относится ли это к другому классу объекта, и поэтому назвал ее элементом Х , [5] который позже стал Х-хромосомой после того, как было установлено, что это действительно был Х-хромосома. хромосома. [6]

Представление о том, что Х-хромосома получила свое название из-за ее сходства с буквой «Х», ошибочно. Все хромосомы в норме выглядят под микроскопом как аморфная капля и принимают четко очерченную форму только во время митоза. Эта форма отдаленно напоминает Х-образную для всех хромосом. Совершенно случайно, что Y-хромосома во время митоза имеет две очень короткие ветви, которые под микроскопом могут выглядеть слившимися и выглядеть как потомок Y-образной ветви. [7]

Впервые предположение о том, что Х-хромосома участвует в определении пола, было высказано Кларенсом Эрвином МакКлюнгом в 1901 году. Сравнив свои работы по саранче с работами Хенкинга и других, МакКлунг отметил, что только половина сперматозоидов получила Х-хромосому. Он назвал эту хромосому дополнительной хромосомой и настаивал (правильно), что это правильная хромосома, и предположил (ошибочно), что это хромосома, определяющая мужской пол. [5]

Шаблон наследования

Число возможных предков по линии наследования Х-хромосомы в данном наследственном поколении соответствует последовательности Фибоначчи. (По Хатчисону, Л. «Выращивание генеалогического древа: сила ДНК в реконструкции семейных отношений». [8] ).

Люк Хатчисон заметил, что ряд возможных предков в линии наследования Х-хромосомы в данном наследственном поколении следует последовательности Фибоначчи . [8] Особь мужского пола имеет Х-хромосому, которую он получил от матери, и Y-хромосому , которую он получил от отца. Самец считается «происхождением» его собственной Х-хромосомы ( ), а в поколении его родителей его Х-хромосома произошла от единственного родителя ( ). Мать мужчины получила одну Х-хромосому от своей матери (бабушки сына по материнской линии) и одну от отца (дедушки сына по материнской линии), поэтому два дедушки и бабушки внесли свой вклад в Х-хромосому потомка мужского пола ( ). Дедушка по материнской линии получил Х-хромосому от своей матери, а бабушка по материнской линии получила Х-хромосомы от обоих своих родителей, поэтому три прадеда и прадеда внесли свой вклад в Х-хромосому потомка мужского пола ( ). Пять прапрадедов и прадедов внесли свой вклад в Х-хромосому потомка мужского пола ( ) и т. д. (Обратите внимание, что это предполагает, что все предки данного потомка независимы, но если какая-либо генеалогия прослеживается достаточно далеко назад во времени, предки начинают появляться на несколько линий генеалогии, пока, в конце концов, основатель популяции не появится во всех линиях генеалогии.)

Люди

Функция

Ядро женской клетки околоплодных вод. Вверху: обе территории Х-хромосомы обнаружены с помощью FISH . Показан одиночный оптический срез, сделанный с помощью конфокального микроскопа . Внизу: то же ядро, окрашенное DAPI и записанное с помощью камеры CCD . Тело Барра обозначено стрелкой, оно идентифицирует неактивный Х (Xi).

Х-хромосома человека насчитывает более 153 миллионов пар оснований (строительный материал ДНК ). Он представляет собой около 800 генов, кодирующих белок, по сравнению с Y-хромосомой, содержащей около 70 генов из 20 000–25 000 генов в геноме человека. У каждого человека в каждой клетке обычно имеется одна пара половых хромосом. Женщины обычно имеют две Х-хромосомы, тогда как мужчины обычно имеют одну Х-хромосому и одну Y-хромосому . И мужчины, и женщины сохраняют одну из Х-хромосом от матери, а женщины сохраняют вторую Х-хромосому от отца. Поскольку отец сохраняет свою Х-хромосому от матери, женщина имеет одну Х-хромосому от бабушки по отцовской линии (по отцовской линии) и одну Х-хромосому от матери. Этот шаблон наследования соответствует числам Фибоначчи на заданной наследственной глубине. [ нужна цитата ]

Генетические нарушения , возникающие из-за мутаций в генах Х-хромосомы, описываются как Х-сцепленные . Если Х-хромосома содержит ген генетического заболевания, он всегда вызывает заболевание у пациентов мужского пола, поскольку у мужчин есть только одна Х-хромосома и, следовательно, только одна копия каждого гена. Вместо этого женщины могут оставаться здоровыми и быть носителями генетических заболеваний, поскольку у них есть другая Х-хромосома и возможность иметь здоровую копию гена. Например, таким образом в семьях передаются гемофилия А и В и врожденная красно-зеленая дальтонизм .

Х-хромосома несет в себе сотни генов, но лишь немногие из них (если таковые имеются) имеют какое-либо отношение непосредственно к определению пола. На ранних этапах эмбрионального развития у женщин одна из двух Х-хромосом постоянно инактивируется почти во всех соматических клетках (клетках, кроме яйцеклеток и сперматозоидов ). Это явление называется Х-инактивацией или лионизацией и создает тельце Барра . Если бы Х-инактивация в соматической клетке означала полную дефункционализацию одной из Х-хромосом, это гарантировало бы, что у женщин, как и у мужчин, в каждой соматической клетке будет только одна функциональная копия Х-хромосомы. Ранее предполагалось, что это так. Однако недавние исследования показывают, что тельце Барра может быть более биологически активным, чем предполагалось ранее. [9]

Частичная инактивация Х-хромосомы обусловлена ​​репрессивным гетерохроматином , который уплотняет ДНК и предотвращает экспрессию большинства генов. Уплотнение гетерохроматина регулируется репрессивным комплексом Polycomb 2 ( PRC2 ). [10]

Гены

Количество генов

Ниже приведены некоторые оценки количества генов Х-хромосомы человека. Поскольку исследователи используют разные подходы к аннотированию генома, их прогнозы количества генов в каждой хромосоме различаются (технические подробности см. в разделе «Прогнозирование генов »). Среди различных проектов проект совместного консенсусного кодирования последовательностей ( CCDS ) использует чрезвычайно консервативную стратегию. Таким образом, прогноз числа генов CCDS представляет собой нижнюю границу общего количества генов, кодирующих человеческие белки. [11]

Список генов

Ниже приводится неполный список генов X-хромосомы человека. Полный список можно найти по ссылке в информационном окне справа.

Состав

Это теоретизирует Росс и др. 2005 и Ohno 1967, что Х-хромосома, по крайней мере частично, произошла от аутосомного (не связанного с полом) генома других млекопитающих, о чем свидетельствуют межвидовые выравнивания геномных последовательностей.

Х-хромосома заметно крупнее и имеет более активную область эухроматина , чем ее аналог Y-хромосомы . Дальнейшее сравнение X и Y выявляет области гомологии между ними. Однако соответствующая область Y кажется намного короче и в ней отсутствуют области, которые консервативны в X у всех видов приматов, что подразумевает генетическую дегенерацию Y в этой области. Поскольку у мужчин есть только одна Х-хромосома, у них больше шансов заболеть заболеванием, связанным с Х-хромосомой.

Подсчитано, что около 10% генов, кодируемых Х-хромосомой, связаны с семейством генов «CT», названных так потому, что они кодируют маркеры, обнаруженные как в опухолевых клетках (у онкологических больных), так и в семенниках человека . (у здоровых пациентов). [18]

Роль в болезни

Числовые аномалии

Синдром Клайнфельтера :

Трисомия Х

Синдром Тернера :

Х-сцепленные рецессивные заболевания

Сцепление с полом было впервые обнаружено у насекомых, например, в 1910 г., когда Т. Х. Морган обнаружил закономерность наследования мутации белых глаз у Drosophila melanogaster . [23] Такие открытия помогли объяснить Х-сцепленные расстройства у людей, например, гемофилию А и В, адренолейкодистрофию и красно-зеленую дальтонизм .

Другие расстройства

Мужской синдром ХХ — редкое заболевание, при котором область SRY Y-хромосомы рекомбинируется и располагается на одной из Х-хромосом. В результате комбинация XX после оплодотворения оказывает тот же эффект, что и комбинация XY, в результате чего образуется самец. Однако другие гены Х-хромосомы также вызывают феминизацию.

Х-сцепленная эндотелиальная дистрофия роговицы — чрезвычайно редкое заболевание роговицы, связанное с областью Xq25. Эпителиальная дистрофия роговицы Лиша связана с Xp22.3.

Мегалокорнеа 1 связана с Xq21.3 - q22 .

Адренолейкодистрофия — редкое и смертельное заболевание, передающееся матерью через Х-клетку. Он поражает только мальчиков в возрасте от 5 до 10 лет и разрушает защитные клетки, окружающие нервы, миелин , в мозге. Женщина-носитель почти не проявляет никаких симптомов, поскольку у женщин есть копия Х-клетки. Это заболевание приводит к тому, что некогда здоровый мальчик теряет способность ходить, говорить, видеть, слышать и даже глотать. В течение 2 лет после постановки диагноза большинство мальчиков с адренолейкодистрофией умирают.

Цитогенетическая полоса

Идеограмма G-бэндинга Х-хромосомы человека с разрешением 850 ударов в час. Длина полосы на этой диаграмме пропорциональна длине пары оснований. Этот тип идеограммы обычно используется в браузерах генома (например, Ensembl , UCSC Genome Browser ).
Паттерны G-полосок Х-хромосомы человека в трех различных разрешениях (400, [24] 550 [25] и 850 [3] Длина полосы на этой диаграмме основана на идеограммах из ISCN (2013). [26] Этот тип идеограммы представляет собой фактическую относительную длину полосы, наблюдаемую под микроскопом в разные моменты митотического процесса [27] .

Исследовать

В июле 2020 года ученые сообщили о первой полной сборке Х-хромосомы человека без пробелов . [32] [33]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ ab «Результаты поиска — X[CHR] И «Homo sapiens»[Организм] И («имеет ccds»[Свойства] И живой[prop]) — Ген». НКБИ . CCDS Release 20 для Homo Sapiens . 08.09.2016 . Проверено 28 мая 2017 г.
  2. ^ Том Страчан; Эндрю Рид (2 апреля 2010 г.). Молекулярная генетика человека. Гирляндная наука. п. 45. ИСБН 978-1-136-84407-2.
  3. ^ Страница украшения генома abc, NCBI. Данные идеограммы Homo sapience (850 ударов в час, сборка GRCh38.p3). Последнее обновление 3 июня 2014 г. Проверено 26 апреля 2017 г.
  4. ^ Анжер, Натали (1 мая 2007 г.). «Для материнской Х-хромосомы пол — это только начало». Нью-Йорк Таймс . Проверено 1 мая 2007 г.
  5. ^ ab Джеймс Шварц, В поисках гена: от Дарвина к ДНК , страницы 155-158, издательство Гарвардского университета, 2009 ISBN 0674034910 
  6. ^ Дэвид Бейнбридж, «X в сексе: как X-хромосома контролирует нашу жизнь» , страницы 3–5, Harvard University Press, 2003 ISBN 0674016211 . 
  7. ^ Бейнбридж, страницы 65-66.
  8. ^ Аб Хатчисон, Люк (сентябрь 2004 г.). «Выращивание генеалогического древа: сила ДНК в восстановлении семейных отношений» (PDF) . Материалы Первого симпозиума по биоинформатике и биотехнологии (БИОТ-04) . Проверено 03 сентября 2016 г.
  9. ^ Каррел Л., Уиллард Х (2005). «Профиль Х-инактивации обнаруживает значительную вариабельность экспрессии Х-связанных генов у женщин». Природа . 434 (7031): 400–4. Бибкод : 2005Natur.434..400C. дои : 10.1038/nature03479. PMID  15772666. S2CID  4358447.
  10. ^ Венети З, Гкуску К.К., Элиопулос А.Г. (июль 2017 г.). «Репрессорный комплекс Polycomb 2 при геномной нестабильности и раке». Int J Mol Sci . 18 (8): 1657. doi : 10.3390/ijms18081657 . ПМЦ 5578047 . ПМИД  28758948. 
  11. ^ Пертеа М., Зальцберг С.Л. (2010). «Между курицей и виноградом: оценка количества генов человека». Геном Биол . 11 (5): 206. doi : 10.1186/gb-2010-11-5-206 . ПМК 2898077 . ПМИД  20441615. 
  12. ^ «Статистика и загрузки для хромосомы X» . Комитет по генной номенклатуре Хьюго . 12 мая 2017 г. Проверено 19 мая 2017 г.
  13. ^ «Хромосома X: Краткое описание хромосом - Homo sapiens» . Ансамбль Выпуск 88 . 2017-03-29 . Проверено 19 мая 2017 г.
  14. ^ «Человеческая хромосома X: записи, названия генов и перекрестные ссылки на MIM». ЮниПрот . 28 февраля 2018 г. Проверено 16 марта 2018 г.
  15. ^ «Результаты поиска - X [CHR] И «Homo sapiens» [Организм] И («кодирующий белок генотипа» [Свойства] И живой [реквизит]) - Ген». НКБИ . 19 мая 2017 г. Проверено 20 мая 2017 г.
  16. ^ «Результаты поиска - X[CHR] И «Homo sapiens»[Организм] И ( («genetype miscrna»[Свойства] OR «генотип ncrna»[Свойства] OR «генотип rrna»[Свойства] OR «генотип trna»[Свойства] ] ИЛИ "ген типа scrna"[Свойства] ИЛИ "генотип snrna"[Свойства] ИЛИ "генотип snrna"[Свойства]) НЕ "генотип, кодирующий белок"[Свойства] И живой[prop]) - Ген". НКБИ . 19 мая 2017 г. Проверено 20 мая 2017 г.
  17. ^ «Результаты поиска - X[CHR] И «Homo sapiens»[Организм] И («псевдогенный тип»[Свойства] И живой[prop]) - Ген». НКБИ . 19 мая 2017 г. Проверено 20 мая 2017 г.
  18. ^ Росс М. и др. (2005). «Последовательность ДНК Х-хромосомы человека». Природа . 434 (7031): 325–37. Бибкод : 2005Natur.434..325R. дои : 10.1038/nature03440. ПМЦ 2665286 . ПМИД  15772651. 
  19. ^ Гарольд Чен; Ян Кранц; Мэри Л. Виндл; Маргарет М. Макговерн; Пол Д. Петри; Брюс Бюлер (22 февраля 2013 г.). «Патофизиология синдрома Клайнфельтера». Медскейп . Проверено 18 июля 2014 г.
  20. ^ Висутсак Дж., Грэм Дж. М. (2006). «Синдром Клайнфельтера и другие половые хромосомные анеуплоидии». Orphanet J Редкий дис . 1:42 . дои : 10.1186/1750-1172-1-42 . ПМЦ 1634840 . ПМИД  17062147. 
  21. ^ Бендер Б., Пак М., Зальбенблатт Дж., Робинсон А. (1986). Смит С. (ред.). Когнитивное развитие детей с аномалиями половых хромосом . Сан-Диего: College Hill Press. стр. 175–201.
  22. ^ «Синдром тройного X». Домашний справочник по генетике . 14 июля 2014 г. Проверено 18 июля 2014 г.
  23. ^ Морган, TH (1910). «Наследование, ограниченное полом у дрозофилы». Наука . 32 (812): 120–122. Бибкод : 1910Sci....32..120M. дои : 10.1126/science.32.812.120. ПМИД  17759620.
  24. ^ Страница оформления генома, NCBI. Данные идеограммы Homo sapience (400 ударов в час, сборка GRCh38.p3). Последнее обновление 4 марта 2014 г. Проверено 26 апреля 2017 г.
  25. ^ Страница оформления генома, NCBI. Данные идеограммы Homo sapience (550 ударов в час, сборка GRCh38.p3). Последнее обновление 11 августа 2015 г. Проверено 26 апреля 2017 г.
  26. ^ Международный постоянный комитет по цитогенетической номенклатуре человека (2013). ISCN 2013: Международная система цитогенетической номенклатуры человека (2013). Каргерское медицинское и научное издательство. ISBN 978-3-318-02253-7.
  27. ^ Сетакулвичай, В.; Манитпорнсут, С.; Вибунрат, М.; Лилакиацакун, В.; Ассавамакин, А.; Тонгсима, С. (2012). «Оценка разрешения на уровне полос изображений хромосом человека». 2012 Девятая Международная конференция по информатике и программной инженерии (JCSSE). стр. 276–282. doi : 10.1109/JCSSE.2012.6261965. ISBN 978-1-4673-1921-8. S2CID  16666470.
  28. ^ " p ": Короткая рука; « q »: Длинная рука.
  29. ^ Номенклатуру цитогенетических полос см. в статье locus .
  30. ^ ab Эти значения (начало/конец ISCN) основаны на длине полос/идеограмм из книги ISCN «Международная система цитогенетической номенклатуры человека» (2013). Произвольная единица .
  31. ^ gpos : область, положительно окрашенная G-полосами , обычно богатая АТ и бедная генами; gneg : область, отрицательно окрашенная G-полосами, обычно богатая CG и богатая генами; acen Центромера . var : переменная область; стебель : Стебель.
  32. ^ «Ученые впервые достигли полной сборки Х-хромосомы человека» . физ.орг . Проверено 16 августа 2020 г. .
  33. ^ Мига, Карен Х .; Корень, Сергей; Ри, Аран; Фоллгер, Митчелл Р.; Гершман, Ариэль; Бзикадзе, Андрей; Брукс, Шелис; Хау, Эдмунд; Порубский, Дэвид; Логсдон, Гленнис А.; Шнайдер, Валери А.; Потапова Тамара; Вуд, Джонатан; Чоу, Уильям; Армстронг, Джоэл; Фредриксон, Жанна; Пак, Евгения; Тиги, Кристоф; Кремицкий, Милинн; Маркович, Кристофер; Мадуро, Валери; Дутра, Амалия; Буффар, Жерар Г.; Чанг, Александр М.; Хансен, Нэнси Ф.; Уилферт, Эми Б.; Тибо-Ниссен, Франсуаза; Шмитт, Энтони Д.; Белтон, Джон-Мэтью; Сельварадж, Сиддарт; Деннис, Меган Ю.; Сото, Даниэла С.; Сахасрабудхе, Рута; Кая, Гюльхан; Быстрее, Джош; Ломан, Николас Дж.; Холмс, Надин; Свободный, Мэтью; Сурти, Урваши; Рискес, Роза Ана; Линдси, Тина А. Грейвс; Фултон, Роберт; Холл, Ира; Патен, Бенедикт; Хау, Керстин; Тимп, Уинстон; Янг, Алиса; Малликин, Джеймс С.; Певзнер, Павел А.; Гертон, Дженнифер Л.; Салливан, Бет А.; Эйхлер, Эван Э.; Филлиппи, Адам М. (14 июля 2020 г.). «Сборка теломер-теломеры полной Х-хромосомы человека». Природа . 585 (7823): 79–84. Бибкод :2020Natur.585...79M. дои : 10.1038/s41586-020-2547-7 . ISSN  1476-4687. ПМЦ 7484160 . ПМИД  32663838. 

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с Х-хромосомами .