X-inaktivacija

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu
Obojenje mačke kornjačastog krzna i kaliko mačka sa vidljivom manifestacijom X-inaktivacije. Aleli genaza crnu i narandžastu boju krzna nalaze se na X hromosomu. Za bilo koji dio krzna, inaktivacijom X hromosoma koji nosi jedan alel rezultira bojom krzna drugog, aktivnog alela.
Proces i mogući ishodi slučajne inaktivacije X–hromosoma u ženskim embrionskim ćelijama u ljudskoj mitozi.
1.Embrionska ćelija žene u ranoj fazi
2. Majčin X hromozom
3. Očev X hromosom
4.Mitoza i slučajnainaktivacija X-hromosoma
5. Očinski hromosom se inaktivira slučajno u jednoj kćerinskoj ćeliji, majčinski se inaktivira u drugoj
6. Očinski hromosom se slučajno inaktivira u obje ćelije kćerke
7. Majčiinski hromosom se slučajno inaktivira u obje ćelije kćerke
8. Tri moguće kombinacije slučajnog ishoda
Jedro u ćeliji žene: Vrh – oba X-hromosoma, otkrivana putem fluorescencentne hibridizacije in situ; Dno: Isto jedro nakon tretmana bojom za DNK (DAPI). Barrovo tijelo označeno je strelicom i identificira neaktivne X (Xi).
Interfazna ženska ćelija ljudskog fibroblasta. Strelice pokazuju spolni hromatin na DNK (DAPI) u ćelijskom jedru (lijevo) i na odgovarajući X-hromatin (desno).
Lijevo: Jedro obojeno DNK (DAPI). Strelica pokazuje mjesto Barrovog tijela (Xi). Desno: Otkriva protein histon povezan sa DNK
Snimak pod konfokalnim mikroskopom kombiniranog eksperimenta RNK-DNK fluorescencijentne hibridizacije in situ za Xist u ćelijama fibroblasta odraslih ženki miša, pokazujući da Xist RNK prekriva samo jedan od X-hromosoma. FISH signali RNK iz Xist RNK prikazani su crvenom bojom, označavajući neaktivni X-hromosom (Xi). FISH signali DNK iz Xist lokusa prikazani su žutom bojom, označavajući i aktivne i neaktivne X-hromosome (Xa, Xi). Jedro (DAPI-obojeno) prikazano je plavom bojom.

X-inaktivacija, zvana lajonizacija, ponegdje i lionizacija, prema engleskoj genetičarki Mary Lyon) je postupak kojim se jedna od kopija X hromosoma inaktivira kod terijskih ženki sisara. Neaktivni hromosom X se utišava spakiranjem u transkripcijski neaktivnu strukturu zvanu heterohromatin. Kako gotovo svi ženski sisari imaju dva X hromosoma, X-inaktivacija im sprečava da imaju dvostruko više X-hromosomskih genskih proizvoda od mužjaka, koji imaju samo jednu kopiju X hromosoma . Izbor X X hromozoma koji će se inaktivirati slučajan je kod placentnih sisara kao što su ljudi, ali nakon što se X hromozom inaktivira, on će ostati neaktivan tokom života ćelije i njenih potomaka u organizmu (njegova ćelijska linija). Obično se javlja X-inaktivacija koja je neravnomjerno raspoređena po ćelijskim linijama unutar jednog organizma (slučajna X-inaktivacija.

Za razliku od slučajne X-inaktivacije kod sisara sa posteljicOM, inaktivacija kod marsupialia odnosi se isključivo na X hromosom očinskog porijekla.

Mehanizam[uredi | uredi izvor]

Ciklus aktivacije X-hromosoma u glodara[uredi | uredi izvor]

Donji odjeljci imaju veze samo s glodarima i ne odražavaju XI kod većine sisara. X-inaktivacija je dio aktivacijskog ciklusa X hromozoma tokom života ženki. Jaje i oplođeni zigot u početku koriste majčinske transkripte, a cijeli embrijski genom se utišava sve dok se zigotskni genom ne aktivira. Nakon toga, sve mišje ćelije prolaze kroz ranu, inprintišku inaktivaciju očinskog X hromosoma u 4–8 ćelijskih faza embriona.[1][2][3][4] Ekrateembrionsko tkivo (koje stvara placentu i druga tkiva koja podržavaju embrion) zadržavaju ovu rano utisnutu inaktivaciju, pa je u tim tkivima aktivan samo majčin X-hromosom.

U ranoj blastocisti, ova početna, utisnuta X-inaktivacija obrnuta je u ćelijama unutrašnje ćelijske mase (koje stvaraju embrion) i u tim ćelijama oba X hromozoma ponovo postaju aktivna. Svaka od ovih ćelija zatim nezavisno i nasumično inaktivira jednu kopiju X hromozoma. Ovaj događaj inaktivacije je nepovratan tokom života jedinke, sa izuzetkom zametne linije. U klicama ženki, prije ulask au mejozu, X-inaktivacija je obrnuta, tako da nakon mejoze svi haploidni oociti sadrže jedan aktivni X hromosom.

Pregled[uredi | uredi izvor]

Xi označava neaktivni, Xa aktivni X hromosom. XP označava očinski, a XM označava X-hromoom po majci. Kada je jajna ćelija (koja nosi XM) oplođena spermom (koja nosi Y ili XP) sastaju diploidni oblici zigota. Od zigota, preko odrasle faze, do sljedeće generacije jajašaca, X hromosom prolazi kroz sljedeće promjene:

  1. XiP XiM zigot → prolazi aktiviranje zigotskog genoma, što dovodi do:
  2. XaP XaM → prolazi kroz imprinting (očeve) X-inaktivacije, što vodi u:
  3. XiP XaMX-aktivaciju u stadiju ranih blastocista stage, što vodi u:
  4. XaP XaMsličajnu X-inaktivaciju u embrionskoj lozi (unutrašnje ćelijske mase) u stadiju blastocita, pa u:
  5. XiP XaM ili XaP XiMX-reaktivaciju u primordijalne klice prije mejoze, što dovodi do:
  6. XaM XaP diploidne germ-ćelije u mejozi. Kako mejozu koju upotpunjava samo sa ovulacijom, ljudske zametne ćelije postoje u ovoj fazi od prvih sedmica razvoja do puberteta. Završetak mejoze dovodi do:
  7. Xa M i XaP haploidne zametne ćelije (jajašca).

X-aktivacijski ciklus najbolje je proučavan na miševima, ali postoji više studija na ljudima. Kako većina dokaza dolazi od miševa, gornja shema predstavlja događaje kod miševa. Završetak mejoze ovdje je pojednostavljen radi jasnosti. Koraci 1–4 mogu se proučavati u in vitro oplođenim embrionima i u razlikovanju matičnih ćelija; X-reaktivacija se dešava u embrionu u razvoju, a sljedeći (6-7) koraci unutar ženskog tijela, stoga su mnogo teži za proučavanje.

Vremenski slijed[uredi | uredi izvor]

Tajming svakog postupka ovisi o vrsti i u mnogim slučajevima aktivno se raspravlja o tačnom vremenu.

Približni redoslijed glavnih događaja u ciklusu aktivacije X hromosoma
Proces Miš H
1 Aktivacija zigotnog genoma Stadij 2–4 čelije[5] Stadij 2–8 ćelija[5]
2 Imprinting (očeve) X-inaktivacije Stadij 4–8 ćelija[4][6] Nejasno da li se odvija kod ljudi[7]
3 X-aktivacija Stadij ranog blastocista Stadij ranog blastocista
4 Slučajna X-inaktivacija u embrioskoj lozi (unutrašnja ćelijska masa= Stadij kasnoh blastocista Stadij kasnoh blastocista, nakom implantacije[7]
5 X-reaktivacija u primordijalnim klicama prije mejoze Od 4. do 14. sedmice razvoja[8][9]

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Takagi N, Sasaki M (august 1975). "Preferential inactivation of the paternally derived X chromosome in the extra embryonic membranes of the mouse". Nature. 256 (5519): 640–2. Bibcode:1975Natur.256..640T. doi:10.1038/256640a0. PMID 1152998.
  2. ^ Cheng MK, Disteche CM (august 2004). "Silence of the fathers: early X inactivation". BioEssays. 26 (8): 821–4. doi:10.1002/bies.20082. PMID 15273983.[mrtav link]Šablon:Cbignore
  3. ^ Okamoto I, Otte AP, Allis CD, Reinberg D, Heard E (januar 2004). "Epigenetic dynamics of imprinted X inactivation during early mouse development". Science. 303 (5658): 644–9. Bibcode:2004Sci...303..644O. doi:10.1126/science.1092727. PMID 14671313.
  4. ^ a b Deng Q, Ramsköld D, Reinius B, Sandberg R (januar 2014). "Single-cell RNA-seq reveals dynamic, random monoallelic gene expression in mammalian cells". Science. 343 (6167): 193–6. Bibcode:2014Sci...343..193D. doi:10.1126/science.1245316. PMID 24408435.
  5. ^ a b Xue Z, Huang K, Cai C, Cai L, Jiang CY, Feng Y, Liu Z, Zeng Q, Cheng L, Sun YE, Liu JY, Horvath S, Fan G (august 2013). "Genetic programs in human and mouse early embryos revealed by single-cell RNA sequencing". Nature (jezik: engleski). 500 (7464): 593–7. Bibcode:2013Natur.500..593X. doi:10.1038/nature12364. PMC 4950944. PMID 23892778.
  6. ^ Borensztein M, Syx L, Ancelin K, Diabangouaya P, Picard C, Liu T, Liang JB, Vassilev I, Galupa R, Servant N, Barillot E, Surani A, Chen CJ, Heard E (mart 2017). "Xist-dependent imprinted X inactivation and the early developmental consequences of its failure". Nature Structural & Molecular Biology (jezik: engleski). 24 (3): 226–233. doi:10.1038/nsmb.3365. PMC 5337400. PMID 28134930.
  7. ^ a b Deng X, Berletch JB, Nguyen DK, Disteche CM (juni 2014). "X chromosome regulation: diverse patterns in development, tissues and disease". Nature Reviews. Genetics (jezik: engleski). 15 (6): 367–78. doi:10.1038/nrg3687. PMC 4117651. PMID 24733023.
  8. ^ Vértesy Á, Arindrarto W, Roost MS, Reinius B, Torrens-Juaneda V, Bialecka M, et al. (maj 2018). "Parental haplotype-specific single-cell transcriptomics reveal incomplete epigenetic reprogramming in human female germ cells". Nature Communications (jezik: engleski). 9 (1): 1873. Bibcode:2018NatCo...9.1873V. doi:10.1038/s41467-018-04215-7. PMC 5951918. PMID 29760424.
  9. ^ Guo F, Yan L, Guo H, Li L, Hu B, Zhao Y, et al. (juni 2015). "The Transcriptome and DNA Methylome Landscapes of Human Primordial Germ Cells". Cell. 161 (6): 1437–52. doi:10.1016/j.cell.2015.05.015. PMID 26046443.

Dopunska literatura[uredi | uredi izvor]

Vanjski linkovi[uredi | uredi izvor]