Məlumat

Niyə tək X xromosomu olan siçanlar erkəkdir?

Niyə tək X xromosomu olan siçanlar erkəkdir?


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.

İnternetdə axtarış aparırdım və bu məqaləni oxudum siçanlar Y xromosomsuz kişi ola bilər və bu onun bir hissəsidir:

Hyustondakı MD Anderson Xərçəng Mərkəzindən inkişaf genetiki Richard Behringer deyir ki, təcrübələr kişi düzəltməyin bir çox yollarının olduğunu göstərir. "Onlar bunu heç bir Y xromosomu gen məlumatı olmadan etdilər" deyir. "Ətrafda Y hərfi belə yoxdur."

Bilirəm ki, siçanlar erkək və dişi olaraq ayrılır və onların hər ikisi çoxalmaq üçün lazımdır. Kimsə mənə izah edə bilərmi ki, bu necə ola bilər? yaxşı başa düşmədiyim bir çox biologiyaya xüsusi terminlər var


Demək olar ki, bütün məməlilərdə (siçanlar və insanlar da daxil olmaqla) iki cins var, burada erkəklərdə Y xromosomu və X xromosomu var (dişilərdə isə iki X və Y xromosomu yoxdur). Bu, orqanizmlərin cinsləri təyin edə bilməsinin yeganə yolu deyil, məməlilərin bunu etmək üçün təkamül yoludur.

Bəs Y hərfinin olması fərdin kişi olmasına necə səbəb olur? Y yalnız bir neçə genə malikdir (bütün digər xromosomlardan daha az), lakin yalnız Y-də baş verən genlərə malikdir. Xüsusilə bunlardan biri, SRY adlanan gen, fərdin kişi xüsusiyyətlərini inkişaf etdirməsinə səbəb olan əsas gendir. O, əsasən, öz işini dolayı yolla, digər xromosomlardakı bir çox digər genlərə təsir edən bir zülal istehsal edərək, öz növbəsində kişi formasını qurmaq və saxlamaq işini görür.

Sualda bəhs edilən məqalədə bildirilən təcrübələrdə Y xromosomu olmayan siçanlarda bir çox kişi xüsusiyyətləri inkişaf etdirməyə nail olublar. Bunu SRY-nin bir-iki hərəkətini saxtalaşdırmaqla ediblər. SRY-nin bir çox hərəkətlərindən biri Sox9 adlı geni (qeyri-Y xromosomunda olan) işə salmaqdır və məlum olur ki, Sox9 erkək siçanın əmələ gəlməsinə səbəb olan şeylərin əksəriyyətinə səbəb olur.

Beləliklə, təcrübəçilər SRY və ya Y xromosomundan başqa bir şey istifadə etmədən Sox9-u işə salmağın bir yolunu tapdılar. Bu, onlara kişi görünən, lakin sperma istehsal etməyən siçanlar əldə etdi. Beləliklə, onlar Y xromosomunu əvəz edən bir şey etdilər və X-də zəif bir genin güclü Y geninin normal olaraq gördüyü işi yerinə yetirmək üçün dəfələrlə güclə işləməsinə səbəb oldular. Bu, xüsusi "erkək" siçanların sperma istehsal etməsinə səbəb oldu. Lakin bu sperma tam funksional deyildi (üzə və yumurtaya girə bilmirdilər), buna görə də yarı funksiyalı spermanı siçan yumurtalarına yeritmək və bu yumurtaların canlı körpəyə çevrilməsini təmin etmək üçün kiçik bir iynədən istifadə etməklə əslində sperma olduqlarını göstərdilər. siçan.

Nəticə olaraq, əgər Y xromosomunun etdiklərini etmək üçün süni üsullardan istifadə etsəniz, Y xromosomu olmayan erkək siçanlar yarada bilərsiniz (və bu prosesdə bəzi şeyləri öyrənə bilərsiniz).


Buğa Y xromosomu gametlərə çevrilmək üçün təkamül etdi

Whitehead İnstitutunun tədqiqatçıları Hereford öküzünün Y xromosomunun ardıcıllığını müəyyən ediblər. Kredit: Richard Webb / Hereford öküz buzovu / CC BY-SA 2.0

Jurnalda noyabrın 18-də dərc edilən yeni araşdırmada Genom Tədqiqatı, Whitehead İnstitutunun üzvü Devid Peycin laboratoriyasındakı alimlər Hereford öküzünün Y xromosomunun ilk tam, yüksək ayırdetmə ardıcıllığını təqdim edirlər. Tədqiqat on ildən çoxdur ki, öküzlərin Y xromosomlarının daha çox erkək törətmək üçün eqoist bir cəhdlə eyni genlərin onlarla nüsxəsini təkamül etdirdiyini göstərir - bu, dişi təyin edən X xromosomunda əks olunan hərəkətdir.

Massaçusets Texnologiya İnstitutunun biologiya professoru və Howard Hughes Tibb İnstitutunun müstəntiqi olan Page, "X və Y xromosomunuz olduqda, bu, münaqişə üçün bir quruluşdur" dedi. "X və Y mal-qara arasındakı bu tam rəqabəti görmək o deməkdir ki, məməlilərdə cinsi xromosomların daimi və ümumi xüsusiyyəti kimi bu münaqişə haqqında daha dərindən düşünməliyik."

Cinsi xromosomların davranışını və təkamülünü idarə edən qüvvələr haqqında bu fikir, Peycin laboratoriyasındakı elm adamlarına kişilər və qadınlar arasında genetik fərqləri və onların bədənin hər bir hissəsində sağlamlıq və xəstəliklərdə necə rol oynadığını öyrənməyə kömək edəcək.

Siçanlardan, kişilərdən və mal-qaradan

Cinsiyyət xromosomları - X və Y - təxminən 200 milyon il əvvəl müntəzəm bir cüt simmetrik xromosomdan təkamül etdi. Bioloji olaraq qadın doğulanların iki X xromosomu var. Bioloji olaraq kişi doğulanlarda bir X və bir Y var.

Peycin laboratoriyası 2003-cü ildə insan Y xromosomunu uğurla ardıcıllaşdırdı və bundan sonra tədqiqatçılar onların zamanla necə təkamül keçirdiklərini və ayrıldıqlarını başa düşməyə kömək etmək üçün ardıcıllığı digər heyvanlardakı analoqları ilə müqayisə etmək istədilər.

Bu müqayisələri aparmaq üçün Peycin laboratoriyasındakı tədqiqatçılar məməlilər nəsil ağacının müxtəlif budaqlarını tutan şimpanzelər, opossumlar və siçanlar daxil olmaqla bir neçə məməlilərin siyahısını tərtib etdilər. Bir-birinin ardınca elm adamları ov tüfənginin ardıcıllığı kimi digər texnikaların edə bilmədiyi detallar səviyyəsini əldə etmək üçün SHIMS adlı yüksək rezolyusiyaya malik ardıcıllıq metodundan istifadə edərək, bir-birinin ardınca bu canlıların Y-lərini ardıcıllaşdırmağa başladılar. .

Bu güclü ardıcıllıq texnologiyası tədqiqatçılara Y xromosomlarının qəribə bir xüsusiyyətini müşahidə etməyə imkan verdi: bəzi növlərdə Y-dəki genetik materialın demək olar ki, hamısı onlarla və ya yüzlərlə dəfə gücləndirilmiş DNT ardıcıllığından ibarətdir. güzgülər zalı" dedi.

Məsələn, siçanlarda testisə xas olan bir neçə genin təkrarlanması Y xromosomunun təxminən 98 faizini təşkil edir. İnsanlarda isə təkrarlar yalnız təxminən 45 faiz təşkil edir. "Biz bilmək istəyirdik ki, bu, gəmiricilərə xas bir xüsusiyyətdir, yoxsa digər Y xromosomları yaxınlaşa bilər", - Peyc bildirib.

Peycin laboratoriyasının tədqiqatçısı və məqalənin ilk müəllifi Cennifer Hughes deyir: "Primatlar və gəmiricilərdən kənarda, məməli ağacının növbəti budağına öküz də daxildir". "Buğanın Y xromosomunun siçan Y-yə, insan Y-yə və ya tamamilə başqa bir şeyə bənzəyəcəyini bilmirdik."

Buğanın hərəkəti (ardıcıllıq məlumatları)

Baylor Tibb Kollecinin İnsan Genomu Sıralama Mərkəzində, Vaşinqton Universitetində McDonnell Genom İnstitutunda, Texas A&M Universitetində və digər qurumlarda Page Lab və əməkdaşlarına öküz Y xromosomunun mürəkkəbliklərini bir-birindən ayırmaq üçün on ildən çox vaxt lazım idi. Əslində, o, indiyə qədər xəritələnmiş hər hansı bir Y xromosomunun ən çox gen sıxlığı olduğu ortaya çıxdı - əsasən onun genetik materialının 96 faizinin təkrarlanan ardıcıllıqlardan ibarət olması səbəbindən.

Siçanda olduğu kimi, öküzün "güzgülər salonu" təkrarlarının çoxunun testisdə ifadə edildiyi ortaya çıxdı. Ancaq sual qaldı: niyə? "Onu sırf daha çox sperma istehsalına aparan səbəb nə ola bilməz, çünki bu, həddindən artıqdır, elə deyilmi?" Hughes bildirib. "Bu tapşırığı yerinə yetirmək üçün bir genin yüzlərlə nüsxəsinə ehtiyacınız yoxdur."

Tədqiqatçılar iribuynuzlu X xromosomuna daha yaxından nəzər saldıqda bir ipucu tapdılar: qadını təyin edən cinsiyyət xromosomunda da bu testisə xas genlərin bir neçə nüsxəsi var idi. "Biz öküzün mexanizmini həqiqətən bilmirik, amma belə bir fikir var ki, Y-də bu genlərin gücləndirilməsi Y-nin ötürülməsinə kömək etməklə bağlıdır və X nüsxələri bu tendensiya ilə rəqabət aparmaq üçün gücləndirilir və X-ə kömək et" dedi Hughes.

Bu X-Y silahlanma yarışının siçanlarda baş verdiyi sübut edilmişdir: Y xromosomunda təkrarlanan genlər, gametlərin formalaşması zamanı sperma ilə sona çatdıqda ona əlavə üstünlük verir. 2012-ci ildə aparılan bir araşdırmada tədqiqatçılar Y xromosomunun təkrarlanmasını aradan qaldırdılar. Əlavə genlər olmadan, Y-dən daha çox X xromosomu sperma hüceyrələrində sona çatdı və nəslin cinsi nisbəti dişi əyri oldu. İllər boyu təkamül yolu ilə X təkrarları da inkişaf etdirdi - yarışda ayağa qalxmaq üçün öz yolu.

Hughes, X və Y xromosomları arasındakı rəqabətin eqoist olduğunu söylədi, çünki növlərin cinsi nisbətinin əyri olması yaxşı bir şey deyil. Beləliklə, bu dəyişikliklər yalnız mayalanmış yumurtada bitən şanslı xromosom üçün faydalıdır. Təkamül ağacının ayrı-ayrı budaqlarında eqoist və hətta zərərli mexanizmin milyonlarla il davam etməsi, bu münaqişələrin bir cüt asimmetrik cinsi xromosomun olmasının qaçılmaz yan təsiri ola biləcəyini göstərir. "Bu X-Y silahlanma yarışları, yəqin ki, məməlilər mövcud olduğu müddətdə mövcud olub" dedi.

Təkamül nəzəriyyəsini bir kənara qoysaq, mal-qaranın cins nisbətlərinə nəzarət edən mexanizmləri bilmək yaxın illərdə praktiki istifadə ola bilər. "Bu, seleksiyaçılar üçün böyük maraq doğura bilər, çünki onlar mal-qara nəslinin cinsi ilə manipulyasiya edə bilmək istərdilər" dedi Hughes. "Məsələn, südçülər daha çox qadına, ətlik fermerlər isə daha çox kişilərə üstünlük verərdilər."

Hazırda laboratoriya Y xromosomunun təkamül ağacının budaqlarının yarpaqlanması üzərində işləyir. Buğa, SHIMS metodundan istifadə edərək tam ardıcıllıqla sıralanan yeddinci cinsi xromosomdur. Hughes, Page və laboratoriya həmçinin sürünənlər də daxil olmaqla digər heyvan qruplarının üzvlərini izləyir.

"Bizim laboratoriyamız insan orqanizmində cinsi fərqlərə yönəlib və bütün bu işlər həqiqətən də müxtəlif heyvanların Y xromosomlarını bizimkimizlə müqayisə edərək öyrəndiyimiz dərslərdən ilhamlanır" dedi. "Bu, bir sənət qalereyasına getdiyiniz və sadəcə skamyada oturduğunuz və baxdığınız və hiss etdiyiniz zaman kimidir - bu ardıcıllıqlar gördüyümüz işdə sonsuz ilham mənbəyidir. Və biz indi öküzü qalereyamıza əlavə edə bilərik."


Bu kiçik canlılar "elmə məlum olan ən qəribə cinsi xromosom sisteminə" sahibdirlər

Heyvanların cinsiyyət xəttinə görə bölünməsinə gəldikdə, təkamül yaradıcı olmaq üçün tanınır. Körpə yaratma funksiyalarını təyin edən xromosomlar əsrlər boyu o qədər tez-tez icad edilmişdir ki, onları izləmək çətindir.

Bəzi qrupların, məməlilər kimi, çoxalma oyununda genetik olaraq püşk atmalarında kifayət qədər ardıcıl olduğu düşünülür. Amma sürünən siçan (Mikrotus oregoni) açıq-aydın o qeydi almadı.

İndi ABŞ tədqiqatçıları kiçik qəribəliklə nə baş verdiyini daha yaxşı başa düşürlər.

Əlli il əvvəl yapon amerikalı təkamülçü bioloq Susumu Ohno bu sevimli kiçik Şimali Amerika gəmiricisində cinsi xromosomların necə paylanmasının bəzi qəribə xüsusiyyətlərinə diqqət çəkdi.

Məsələn, plasental və marsupial məməlilərin əksəriyyətinin hüceyrələrinin çoxunda iki X xromosomu olduğu halda, dişi sürünən siçanların yalnız bir xromosomu var. Qarışıq şəkildə, cinsi hüceyrələrimizin xromosom sayını yarıya endirdiyi yerdə, sürünən siçanlarda yumurta əmələ gətirən toxumaların içərisində ikiqat X düzümü tapa bilərsiniz.

Ən azı Ohnoya görə, erkəklər daha çox bədənin cinsi olmayan hüceyrələrinin hər birində X və Y və sperma əmələ gətirən hüceyrə xəttlərində tək bir xromosom olan tipik məməlilərə bənzəyirlər. Yalnız nədənsə həmişə eyni 'Y' xromosomudur.

Yaxın qohum olan siçan siçanları bu xüsusiyyətləri göstərmir, buna görə də sürünən siçanın başına gələn hər şey, son bir neçə milyon il ərzində baş verməli idi.

Bu, həllini tələb edən bir tapmaca idi, ona görə də bioloq Scott Roy və onun həmkarları, sürünən siçanın genlərini araşdırmağın, onları bu qədər qəribə edən şeyin nə olduğunu anlamaq üçün çox vaxt olduğuna qərar verdilər.

Roy deyir: "Bu, əsasən elmə məlum olan ən qəribə cinsi xromosom sistemidir".

Onların aşkar etdikləri şey Ohno-nun təsəvvür etdiyindən də qəribədir.

Kişidən başlayaraq, Roy və komandası tam xromosomları təmsil edən skafoldlar yaratmaq üçün qabaqcıl genetik ardıcıllıq texnologiyasından istifadə etdilər.

Onlar həmçinin bütün genlərin həm erkək, həm də dişi siçanlarda nə yaratdığını anlamaq üçün RNT ardıcıllığından istifadə etdilər və bunu müvafiq çöl siçanı dişilərindən götürülmüş oxşar transkript kitabxanaları ilə müqayisə etdilər (M.ochrogaster).

Bütün bunlar Y xromosomunun ən azından siçovul və siçan kimi digər məməlilərdə tapa biləcəyimiz formada olmadığını ortaya qoydu. Ohno-nun Y xromosomunu etiketlədiyi şey, əcdadların X və kiçik bir ovuc Y ardıcıllığının birləşməsi olduğu ortaya çıxdı.

Dişinin X xromosomunu daha yaxından təftiş edən komanda onun həm də köhnə genlərdən ibarət bir kimera olduğunu, bəzilərinə əcdad Y genlərini də daxil etdi. Bunlar indi yalnız dişi sürünən siçanlarda ifadə olunurdu.

Bütün bunlar, yalnız köhnə Y-genlərinin kiçik bir seçimi ilə fərqlənən iki X xromosomundan ibarət cinsi təyinetmə sisteminə əlavə olunur. Qadınların, xüsusən də X xromosomunda yerləşən mühüm cinsi təyin edən bölgə Y (SRY) geni ilə kişi olmaqdan necə çəkinmələri daha çox sirri açır.

Tamamilə gözlənilməz bir hadisəni qeyd etməmək şərti ilə, hər şey olduqca qarışıqdır.

"Məməlilər, bir neçə istisna olmaqla, bir növ darıxdırıcıdır" deyir Roy.

"Əvvəllər belə bir şeyin mümkün olmadığını düşünərdik."

Tədqiqat xromosomların necə baş verdiyini izah etməyə kömək edən mühüm təfərrüatları ortaya qoysa da, bioloqlar siçanı bu yola salan təkamül qüvvələrini araşdırmaqdan hələ çox uzaqdadırlar.

Aydındır ki, yoxsul köhnə Y xromosomu zərif bir çiçəkdir ki, təkamülün zaman-zaman soyulması problemi yoxdur, o cümlədən bizim növümüzdə. Ailə ağacının siçanı budağı ilə bağlı gələcək tədqiqatlar hətta öz taleyimizlə bağlı bir neçə həqiqəti ortaya çıxara bilər.

Bir şey əmindir - cinslərin bölünməsinə gəldikdə, təkamül qaydalar kitabını atmaqdan olduqca məmnundur.


Cinsi xromosom dozası kompensasiyası

Məməlilərdə cinsiyyət Y xromosomunun olması və ya olmaması ilə müəyyən edilir. Qadınlarda normal olaraq iki X xromosomu olduğu halda, kişilərdə X və Y xromosomları var. Kişilər və qadınlar arasında xromosomların sayındakı balanssızlıq səbəbindən dozanın kompensasiyası mexanizmləri inkişaf etmişdir. Doza kompensasiyası məməlilərdə ikiqat şəkildə əldə edilir (1) qadınlarda iki X xromosomundan birinin inaktivasiyası 23 və (2) X ilə əlaqəli və otosomal genlər arasında ifadə səviyyələrini tarazlaşdırmaq üçün X ilə əlaqəli genlərin tənzimlənməsi 24 -28.

Qadın hüceyrələri təsadüfi X-inaktivasiya prosesindən keçir ki, hüceyrələrin təxminən yarısında qeyri-aktiv X M və yarısında qeyri-aktiv X P var. X xromosomunun inaktivasiyası prosesi əsasən uzun kodlaşdırmayan RNT-nin ifadəsi ilə həyata keçirilir. Xist 29, 30, bir X xromosomu 31-i susduran repressiv kompleksləri cəlb etmək üçün fəaliyyət göstərir. Daha sonra susdurulmuş X xromosomu 32, 33-ü saxlamaq üçün DNT metilasiyası lazımdır.

Qeyri-aktiv X-də olmasına baxmayaraq, bir çox gen aktiv olaraq qalır. İnsanlarda,

X xromosomunda olan genlərin 15%-i X-inaktivasiyasından qaçır, halbuki yalnız siçanlarda

3-6% qaçır 5, 34, 35. Bu qaçış genlərinin bəzilərində Y xromosom paraloqu var, nəticədə hər iki cinsin bərabər ifadəsi və meyoz zamanı homoloji cütləşmə baş verir. Cinsi xromosomlar arasındakı bu homologiya bölgələri psevdoautosomal bölgələr (PAR) 36 kimi tanınır. Digər qaçış genləri yalnız X xromosomundan ifadə edilir və 5, 34, 35 qadınlarda daha yüksək ifadə nümayiş etdirir. Buna görə də, yalnız biri olan TS xəstələrində X xromosomu, bir sıra genin transkripsiyası normal qadınlarla müqayisədə daha aşağıdır. Əksinə, iki X və bir Y xromosomu olan KS xəstələrində PAR-da genlərin transkripsiyası normal kişilərə nisbətən daha çoxdur. Bu genlərin bəziləri xəstəliyin spesifik xüsusiyyətləri ilə birbaşa əlaqələndirilmişdir. Məsələn, haploinkafilik SHOX (qısa boylu homeobox ehtiva edən gen) TS dişilərinin qısa boylu olmasına kömək edir 37, lakin həddindən artıq ekspressiya SHOX KS kişilərində 38 hündür boy ilə əlaqələndirilir.

X-inaktivasiyasına əlavə olaraq, doza kompensasiyasının ikinci forması aktiv X xromosomu 24-28-dən transkripsiyanı ikiqat artırmaqla X ilə əlaqəli və autosomal gen ifadəsi arasında tarazlığı qoruyur. Məməlilərdə X xromosomunun yuxarı tənzimlənməsini əlaqələndirən mexanizmlər haqqında çox az şey məlum olsa da, bu konsepsiya yaxşı sənədləşdirilmişdir. Drosophila. İnsanlar kimi, Drosophila kişilər və qadınlar müvafiq olaraq XY və ya XX karyotipləri ilə fərqlənirlər. Məməlilərdən fərqli olaraq, Drosophila kişilər tək X xromosomunun ifadəsini tənzimləyir, qadınlar isə iki aktiv X xromosomunu saxlayırlar. Kişi somatik hüceyrələrində Drosophila zülallardan və kodlaşdırılmayan RNT-lərdən ibarət olan kişi spesifik öldürücü (MSL) kompleksi X xromosomuna yönəldilir və transkripsiyanın yüksəldilməsi üçün zəruridir. Əhəmiyyətli odur ki, birincidə (MOF) olmayan erkək komponentlər xüsusi olaraq histon H4 lizin 16-nı asetilləşdirir, bu da xromatinin açılmasına və ekspressiyanın artmasına səbəb olur. Drosophila məməlilər sistemini başa düşməyə kömək edə bilər. Əslində, MSL komponentlərinin bir çoxunun insanlarda ortoloqları var və MOF tərkibli komplekslər əsasən təkamüllə qorunub saxlanılır 40.


Kişilərin ölümü? Nah

Yeni bir e-kitabın bir fəslində mübahisə etdiyimiz kimi, insanlarda Y xromosomu yox olsa belə, bu, kişilərin özlərini tərk etmələri demək deyil. Hətta Y xromosomlarını tamamilə itirmiş növlərdə belə, erkəklər və dişilər çoxalmaq üçün hələ də lazımdır.

Bu hallarda, genetik erkəkliyi təyin edən SRY “master switch” geni fərqli bir xromosoma keçdi, yəni bu növlərin Y xromosomuna ehtiyacı olmadan erkək əmələ gəlməsi deməkdir. Bununla belə, SRY-nin keçdiyi yeni cinsi təyin edən xromosom, əvvəlki Y xromosomunu məhv edən eyni rekombinasiya olmaması səbəbindən degenerasiya prosesini yenidən başlamalıdır.

Bununla belə, insanlarla bağlı maraqlı cəhət ondan ibarətdir ki, Y xromosomu normal insan çoxalması üçün lazım olsa da, köməkçi çoxalma üsullarından istifadə etsəniz, onun daşıdığı genlərin çoxuna ehtiyac yoxdur. Bu o deməkdir ki, gen mühəndisliyi tezliklə Y xromosomunun gen funksiyasını əvəz edə, eyni cinsli qadın cütlüklərə və ya sonsuz kişilərə hamilə qalmağa imkan verə bilər. Bununla belə, hər kəsin bu şəkildə hamilə qalması mümkün olsa belə, məhsuldar insanların təbii yolla çoxalmağı dayandırması çox çətin görünür.

Bu, genetik tədqiqatın maraqlı və qızğın müzakirə olunan sahəsi olsa da, narahat olmağa çox ehtiyac yoxdur. Y xromosomunun ümumiyyətlə yox olub-olmayacağını belə bilmirik. Və göstərdiyimiz kimi, belə olsa belə, çox güman ki, normal çoxalmanın davam etməsi üçün kişilərə ehtiyacımız davam edəcək.

Həqiqətən də, uşaqlarımızın əksəriyyətinə ata olmaq üçün bir neçə “şanslı” kişilərin seçildiyi “ferma heyvanı” tipli sistemin perspektivi, şübhəsiz ki, üfüqdə deyil. İstənilən halda, növbəti 4,6 milyon il ərzində daha aktual narahatlıqlar olacaq.

Darren Griffin, Kent Universitetinin genetika professoru

Peter Ellis, Kent Universitetinin Molekulyar Biologiya və Reproduksiya üzrə müəllimi


Y xromosomu yoxa çıxır: Kişilərə nə olacaq?

Köstəbək siçanlarında Y xromosomları yoxdur. Kredit: wikipedia

Y xromosomu kişiliyin simvolu ola bilər, lakin getdikcə daha aydın olur ki, o, güclü və davamlıdır. O, embrionun kişi (XY) və ya dişi (XX) olaraq inkişaf edəcəyini təyin edən "master keçid" genini, SRY-ni daşısa da, çox az başqa gen ehtiva edir və həyat üçün lazım olmayan yeganə xromosomdur. Axı, qadınlar heç biri olmadan yaxşı idarə edirlər.

Üstəlik, Y xromosomu sürətlə degenerasiyaya uğrayıb, qadınlarda iki mükəmməl normal X xromosomu, kişilərdə isə X və büzüşmüş Y var. Eyni degenerasiya tempi davam edərsə, Y xromosomunun tamamilə yox olmasına cəmi 4,6 milyon il qalır. . Bu, uzun müddət kimi səslənə bilər, amma Yerdə həyatın 3,5 milyard ildir mövcud olduğunu düşünəndə belə deyil.

Y xromosomu həmişə belə olmayıb. Saatı 166 milyon il əvvələ, ilk məməlilərə geri çəksək, hekayə tamamilə fərqli idi. Erkən "proto-Y" xromosomu əvvəlcə X xromosomu ilə eyni ölçüdə idi və bütün eyni genləri ehtiva edirdi. Bununla belə, Y xromosomlarının əsas qüsuru var. Hüceyrələrimizin hər birində iki nüsxəsi olan bütün digər xromosomlardan fərqli olaraq, Y xromosomları atalardan oğullarına keçən tək bir nüsxə olaraq həmişə mövcuddur.

Bu o deməkdir ki, Y xromosomunda olan genlər genetik rekombinasiyaya, hər nəsildə baş verən genlərin "qarışdırılmasına" məruz qala bilməz, bu da zərərli gen mutasiyalarını aradan qaldırmağa kömək edir. Rekombinasiyanın faydalarından məhrum olan Y xromosom genləri zamanla degenerasiyaya uğrayır və nəticədə genomdan itirilir.

Buna baxmayaraq, son araşdırmalar göstərdi ki, Y xromosomu "əyləcləri işə salmaq" üçün olduqca inandırıcı mexanizmlər inkişaf etdirərək, gen itkisinin sürətini mümkün bir dayanma nöqtəsinə qədər yavaşlatır.

Məsələn, bu yaxınlarda nəşr olunan Danimarka araşdırması PLoS Genetika, 62 fərqli kişidən Y xromosomunun hissələrini ardıcıl olaraq sıraladı və onun "gen gücləndirilməsinə" - sağlam sperma funksiyasını təşviq edən və gen itkisini azaldan genlərin çoxsaylı nüsxələrinin əldə edilməsinə imkan verən geniş miqyaslı struktur yenidən qurulmasına meylli olduğunu aşkar etdi.

Tədqiqat həmçinin göstərdi ki, Y xromosomu onu daha da deqradasiyadan qoruyan "palindromlar" adlı qeyri-adi strukturlar (geriyə doğru oxuyan DNT ardıcıllığı - "kayak" sözü kimi) inkişaf etdirib. Y xromosomunda palindromik ardıcıllıqda yüksək "gen çevrilmə hadisələri" qeydə aldılar - bu, əsasən şablon kimi zədələnməmiş ehtiyat nüsxədən istifadə edərək zədələnmiş genləri təmir etməyə imkan verən "kopyala və yapışdır" prosesidir.

Digər növlərə nəzər saldıqda (Y xromosomları məməlilərdə və bəzi digər növlərdə mövcuddur), artan dəlillər Y-xromosom geninin gücləndirilməsinin ümumi prinsip olduğunu göstərir. Bu gücləndirilmiş genlər sperma istehsalında və (ən azı gəmiricilərdə) nəslin cinsi nisbətinin tənzimlənməsində mühüm rol oynayır. Yazmaq Molekulyar Biologiya və Təkamül Bu yaxınlarda tədqiqatçılar siçanlarda gen nüsxəsi sayının bu artımının təbii seçmənin nəticəsi olduğunu sübut edirlər.

Qırmızı rəngdə Y xromosomu, daha böyük X xromosomunun yanında. Kredit: Milli İnsan Genomu Tədqiqat İnstitutu

Y xromosomunun həqiqətən yox olub-olmayacağı sualına görə, hazırda Böyük Britaniya kimi elmi ictimaiyyət hazırda “tərk edənlər” və “qalanlar”a bölünür. Sonuncu qrup müdafiə mexanizmlərinin əla iş gördüyünü və Y xromosomunu xilas etdiyini iddia edir. Ancaq tərk edənlər deyirlər ki, onların etdikləri yalnız Y xromosomunun dırnaqlarından yapışmasına icazə verməkdir və nəticədə uçurumdan aşağı düşür. Buna görə də mübahisə davam edir.

Məzuniyyət arqumentinin aparıcı tərəfdarı, Avstraliyanın La Trobe Universitetindən Cenni Qreyvs iddia edir ki, əgər uzunmüddətli perspektivə baxsanız, Y xromosomları bəzən gözləniləndən bir qədər uzun müddət saxlanılsa belə, qaçılmaz olaraq məhvə məhkumdur. 2016-cı ildə bir məqalədə o, Yapon tikanlı siçovullarının və köstəbək siçanlarının Y xromosomlarını tamamilə itirdiyini vurğulayır və Y xromosomunda genlərin itirilməsi və ya yaradılmasının qaçılmaz olaraq məhsuldarlıq problemlərinə səbəb olduğunu iddia edir. Bu da öz növbəsində tamamilə yeni növlərin formalaşmasına təkan verə bilər.

Yeni bir e-kitabın bir fəslində iddia edildiyi kimi, insanlarda Y xromosomu yoxa çıxsa belə, bu, kişilərin özlərini tərk etmələri demək deyil. Hətta Y xromosomlarını tamamilə itirmiş növlərdə belə, erkəklər və dişilər çoxalmaq üçün hələ də lazımdır.

Bu hallarda, genetik kişiliyi təyin edən SRY "master keçid" geni fərqli bir xromosoma keçdi, yəni bu növlər Y xromosomuna ehtiyac duymadan kişilər istehsal edir. Bununla belə, yeni cinsi təyin edən xromosom - SRY-nin davam etdiyi xromosom, əvvəlki Y xromosomunu məhv edən eyni rekombinasiya olmaması səbəbindən degenerasiya prosesini yenidən başlamalıdır.

İnsanlarla bağlı maraqlı cəhət ondan ibarətdir ki, Y xromosomu normal insan çoxalması üçün lazım olsa da, köməkçi çoxalma üsullarından istifadə etsəniz, onun daşıdığı genlərin çoxuna ehtiyac yoxdur. Bu o deməkdir ki, gen mühəndisliyi tezliklə Y xromosomunun gen funksiyasını əvəz edə, eyni cinsli qadın cütlüklərə və ya sonsuz kişilərə hamilə qalmağa imkan verə bilər. Bununla belə, hər kəsin bu şəkildə hamilə qalması mümkün olsa belə, məhsuldar insanların təbii yolla çoxalmağı dayandırması çox çətin görünür.

Bu, genetik tədqiqatın maraqlı və qızğın müzakirə olunan sahəsi olsa da, narahat olmağa çox ehtiyac yoxdur. Alimlər Y xromosomunun ümumiyyətlə yox olub-olmayacağını belə bilmirlər. Və göstərildiyi kimi, belə olsa belə, çox güman ki, normal çoxalmanın davam etməsi üçün kişilərə ehtiyacımız qalacaq.

Həqiqətən də, uşaqlarımızın əksəriyyətinə ata olmaq üçün bir neçə “xoşbəxt” kişinin seçildiyi “ferma heyvanı” tipli sistemin perspektivi, şübhəsiz ki, üfüqdə deyil. Hər halda, növbəti 4,6 milyon il ərzində daha çox aktual narahatlıqlar olacaq.


Tək mutasiya autizmlə əlaqəli gendə böyük təsirlərə səbəb olur

NIH tədqiqatı bəzi autizm hallarında kişilərin daha çox yayılmasının altında yatan bir mexanizm haqqında fikir verir.

Yeni tapıntılar göstərir ki, tək bir mutasiya qızlara nisbətən oğlanlarda autizmin yayılmasının artmasına kömək edə bilər. Roche Laboratoriyası/NINDS

Neuron-da aparılan yeni bir araşdırma, autizm spektri pozğunluğunun (ASD) niyə qızlara nisbətən oğlanlarda daha çox olduğuna dair ipuçları təqdim edir. Milli Sağlamlıq İnstitutunun alimləri müəyyən ediblər ki, autizm simptomları ilə əlaqəli olan NLGN4 genində bir amin turşusu dəyişikliyi bəzi hallarda bu fərqə səbəb ola bilər. Tədqiqat NIH-nin Milli Nevroloji Bozukluklar və İnsult İnstitutunda (NINDS) aparılıb.

NINDS-in nevroloqu, Ph.D. Ketrin Roşun rəhbərlik etdiyi tədqiqatçılar neyronlar arasında əlaqə nöqtələri olan sinapsların qurulması və saxlanması üçün vacib olan iki NLGN4 genini (biri X xromosomunda, biri isə Y xromosomunda) müqayisə ediblər.

Bədənimizdəki hər hüceyrədə iki cinsi xromosom var. Qadınlarda iki X xromosomu var, kişilərdə bir X və bir Y xromosomu var. İndiyə qədər 97% eyni olan zülalları kodlayan NLGN4X və NLGN4Y genlərinin neyronlarda eyni dərəcədə yaxşı fəaliyyət göstərdiyi güman edilirdi.

Lakin biokimya, molekulyar biologiya və görüntüləmə alətləri də daxil olmaqla müxtəlif qabaqcıl texnologiyalardan istifadə edərək, Dr. Roche və onun həmkarları bu genlər tərəfindən kodlanan zülalların fərqli funksiyalar nümayiş etdirdiyini kəşf etdilər. NLGN4Y zülalı beyin hüceyrələrində hüceyrə səthinə daha az hərəkət edə bilir və buna görə də sinapsları yığa və saxlaya bilmir, bu da neyronların bir-birinə siqnal göndərməsini çətinləşdirir. Tədqiqatçılar bir qabdakı hüceyrələrdəki səhvi düzəldəndə onun düzgün funksiyasının çoxunu bərpa etdilər.

"Biz həqiqətən NLGN4X və NLGN4Y-yə daha diqqətlə baxmalıyıq" dedi Thien A. Nguyen, Ph.D., tədqiqatın ilk müəllifi və Dr. Roche-nin laboratoriyasında keçmiş aspirant. "NLGN4X-dəki mutasiyalar beyin funksiyasında geniş yayılmış və potensial olaraq çox ciddi təsirlərə səbəb ola bilər və NLGNY-nin rolu hələ də aydın deyil."

Doktor Roşun komandası NLGN4Y ilə bağlı problemlərin tək bir amin turşusu ilə bağlı olduğunu müəyyən etdi. Tədqiqatçılar həmçinin NLGN4X-dəki amin turşusunu əhatə edən bölgənin insan populyasiyasındakı mutasiyalara həssas olduğunu aşkar ediblər. Bu bölgədə ASD və əqli qüsurlu insanlarda tapılan bir çox variant var və bu mutasiyalar NLGN4X üçün NLGN4Y-dən fərqlənməyən funksiya çatışmazlığı ilə nəticələnir.

Qadınlarda NLGN4X genlərindən birində mutasiya olduqda, digəri tez-tez kompensasiya edə bilir. Bununla belə, kişilərdə NLGN4Y-dən heç bir kompensasiya olmadığı üçün NLGN4X-də mutasiya olduqda xəstəliklər baş verə bilər.

Hazırkı araşdırma göstərir ki, əgər NLGN4X-də mutasiya varsa, NLGN4Y funksiyasını yerinə yetirə bilməz, çünki o, funksional olaraq fərqli bir zülaldır. Əgər mutasiyalar zülal səviyyələrinə təsir edən NLGN4X bölgələrində baş verərsə, bu, intellektual çatışmazlıqlar da daxil olmaqla, autizmlə əlaqəli simptomlarla nəticələnə bilər. NLGN4Y-nin NLGN4X-dəki mutasiyaları kompensasiya edə bilməməsi, yalnız bir X xromosomu olan kişilərin niyə qadınlara nisbətən NLGN4X ilə əlaqəli ASD xəstəliyinə daha çox meylli olduğunu izah etməyə kömək edə bilər.

"Bu zülallar haqqında bilik NLGN4X mutasiyaları olan xəstələri müalicə edən həkimlərə onların simptomlarını daha yaxşı başa düşməyə kömək edəcək" dedi Dr Roche.

Bu iş NIH İntramural Tədqiqat Proqramı tərəfindən dəstəkləndi.

NINDS, beyin və sinir sistemi üzrə tədqiqatların ölkənin aparıcı maliyyəçisidir. NINDS-in missiyası beyin və sinir sistemi haqqında fundamental biliklər axtarmaq və bu biliklərdən nevroloji xəstəliklərin yükünü azaltmaq üçün istifadə etməkdir.

Milli Səhiyyə İnstitutu (NIH) haqqında: Ölkənin tibbi tədqiqat agentliyi olan NIH, 27 İnstitut və Mərkəzdən ibarətdir və ABŞ Səhiyyə və İnsan Xidmətləri Departamentinin tərkib hissəsidir. NIH əsas, klinik və tərcümə tibbi tədqiqatları aparan və dəstəkləyən əsas federal agentlikdir və həm ümumi, həm də nadir xəstəliklərin səbəblərini, müalicəsini və müalicə üsullarını araşdırır. NIH və onun proqramları haqqında ətraflı məlumat üçün www.nih.gov saytına daxil olun.

NIH&hellipKəşfləri Sağlamlığa ® çevirmək

İstinad

TA Nguyen və başqaları. X ilə əlaqəli NLGN4X-də autizmlə əlaqəli variantlar toplusu funksional olaraq NLGN4Y-yə bənzəyir. Neyron. 2 aprel 2020-ci il.


YY xromosomları mümkündürmü?

Y xromosomu yalnız kişilərdə mövcuddur. Kişi fenotiplərinin, kişi ikincil cinsi xarakterlərinin inkişafı üçün əhəmiyyətli bir funksiyanı yerinə yetirir və Y xromosomunda yerləşən genlərin gen ifadəsini tənzimləyir.

SRY və TFD bölgələri kimi genlər və ardıcıllıqlar, reproduktiv diferensiallaşma və təyinetmə fəaliyyətlərində iştirak etdikləri üçün kişi cinsi vəzilərinin inkişafı üçün çox vacib amillərdir.

SRY geninin tənzimlənməməsi və ya TDF bölgələrində və ya AZF bölgələrində anormallıqlar kişi cinsiyyəti ilə bağlı ciddi problemlərə səbəb olur. Sonsuzluq bunun ümumi səbəbidir.

Y xromosomları daha az genetik məzmuna və daha az genə malikdir. Amma ciddi şəkildə tənzimlənir. Yuxarıda izah edilən bütün bu funksiyaları yerinə yetirmək üçün genlərin yalnız bir nüsxəsi (tək Y xromosomunda) kifayətdir.

İndi suala gəlirik ki, başqa bir Y xromosomu mövcud olduqda nə baş verir?

Normal şəraitdə karyotipləşdirmə tədqiqatları göstərir ki, kişilərdə bir X və bir Y xromosomu var, əlavə Y xromosomu genoma daxil olduqda, XYY olur.

X və Y xromosomlarının quruluşu.

XYY sindromu:

Başqa adlar: XYY sindromu, YY xromosomu, Yakob sindromu, 47, XYY sindromu və ya supererkək. Əvvəllər belə hesab olunurdu ki, indiki şəraiti olan bir adam həddindən artıq aqressivdir və sadəcə söz-söhbət olsa da, empatiyadan məhrumdur.

(cəfəngiyyat elm: insanlar iki YY ilə əlaqəli fenotiplərin həddindən artıq istehsalına səbəb ola bilər).

Texniki olaraq, əlavə Y xromosomu olan bir insanın öyrənmə və davranış problemləri (müəyyən dərəcədə) var, lakin ciddi sağlamlıq şərtləri olmayacaq.

Jacobs XYY sindromunun ilk hesabatını 1966-cı ildə nəşr etdi. XYY sindromu bir cüt X və Y ilə əlavə bir Y xromosomunun mövcud olduğu anevloidiya kimi tanınan bir vəziyyətdir.

Dünyada hər 1000 yeni doğulan körpədən 1-də rast gəlinir. Mövcud vəziyyətlə heç bir ciddi fiziki simptomlar əlaqəli deyil.

Bu, Y xromosomunun təkrarlandığı qeyri-disjunksiya adlanan hadisə ilə sperma hüceyrələrinin meioz hüceyrə bölünməsi zamanı baş verir. Embrionun formalaşmasında iştirak edərkən, əlavə Y xromosomları olan bir kişi dölün meydana gəlməsinə səbəb olur - XYY sindromu.

Qeyd edək ki, mövcud şərtlər miras alına bilməz, əlavə olaraq, XYY-nin baş verməsi üçün heç bir aydın səbəb bu günə qədər bildirilməyib. Vəziyyətin simptomları və əlamətləri insandan insana və yaşa görə dəyişir. Bəzi ümumi simptomlar bunlardır:

  • Zəif əzələ tonusu - hipotoniya
  • Zəif və ya zəif inkişaf etmiş motor bacarıqları və çətin nitq.
  • Bəzi hallarda yüngül sonsuzluq.

Digər səpələnmiş simptomlarla yanaşı autizm, diqqətdə çətinlik və öyrənmə əlilliyidir. Scientific data suggest that a person with XYY syndrome can live like a normal person but they are a bit taller than others.

Scientists use FISH and karyotyping techniques to diagnose the present conditions in which the karyotping is employed commonly. It’s a cheaper and trusted option.

A blood sample or amniotic fluid/chorionic villi sample is extracted from a normal person or prenatal sample, respectively. Samples process to cell culture, harvesting and microscopy to investigate a karyotype. The expert prepares a karyogram and evaluates the final condition.

Speech therapy, occupational therapy and Educational therapy are some treatment options available for XYY syndrome.

Now coming to another important point of this section (i don’t know how to tell you about that but it’s important, trust me). Why the symptoms are so moderate?

The reason is the inactivation of Y. When one of the two Y chromosomes gets transcriptionally inactive, the whole gene expression profile of the Y chromosome somewhat remains normal (the presence of another Y isn’t so noticeable).

If another Y chromosome activates, it might create some serious problems, no related data are present. As I said, technically only a single copy from the set of the Y chromosome is required.

Now it is yet not reported that in XYY, both Y chromosomes are transcriptionally active or not.

Now coming to our main question are only YY chromosomes possible? Nə fikirləşirsən? The answer is there in the X chromosome, let me explain.

Very crucial and important genes for physical, cognitive and mental development which take part in various biological pathways and activities are present on the X chromosome.

Henceforth, the X chromosome is present in both males and females, however, in females, only a single X chromosome is transcriptionally active.

So imagine, if an X chromosome is absent in males what will happen?

It is not possible at all! No scientific data, literature, case study or patient report to date available showing the case of only YY chromosomes in males.


THE EFFECTS OF OTHER Y-LINKED GENES ON BRAIN AND BEHAVIOUR

SRYSTS are perhaps the best characterised genes resident on the Y chromosome in terms of their brain and behavioural functions, although it must be acknowledged that in many respects our knowledge about the role of these two genes is lacking. However, there are several other Y-linked genes in NRY, which, in that they are expressed in the brain, could also potentially contribute towards neural sexual differentiation. Xu and colleagues described six NRY genes (Dby (now Ddx3y) Ube1y, Smcy (now Kdm5d), Eif2s3y, Uty, və Usp9y) which were expressed at one or more developmental stages in male and 40,XY female mouse brain (the latter indicating a lack of requirement for testicular secretions)[98]. Of the genes analysed, all had an X-linked homologue, which was definitively known to escape X-inactivation in three cases (Smcx/Kdm5c, UtxEif2s3x). In several cases, the expression of the Y homologue in males was much lower than its X-linked homologue, and as such was not sufficient to ensure dosage compensation between the sexes. A further intriguing possibility when considering the genetic mechanisms underlying sexually dimorphic brain phenotypes, is that X and Y-linked homologues, in addition to being expressed at different levels, are expressed at different developmental stages and/or in different brain regions. Indeed, recent work by Xu və b. has shown that the paralogues UtxUty are differentially expressed in the paraventricular nucleus of the hypothalamus (high Uty expression) and in the amygdala (high Utx expression), possibly as a consequence of differential epigenetic marks [99]. To our knowledge, no comprehensive survey comparing the relative spatiotemporal expression dynamics of X and Y homologues has yet been performed, although it has been shown that that there is some consistency in the expression patterns of Eif2s3yEif2s3x, with highest expression of both in the thalamus, hypothalamus, hippocampus and cerebellum [100]. The expression patterns for many mouse NRY genes are now documented in resources such as the Allen Brain Atlas: of the Y-linked genes mentioned above, Ube1yEif2s3y are highly expressed throughout the hypothalamus. As the pituitary gland is pivotal in the secretion of hormones underlying sex-specific physiology, it would be worthwhile examining the expression of Y-linked genes in specific endocrine cell types of this tissue. In many cases, the brain and behavioural functions of NRY-linked genes are obscure, a fact probably attributable to the structural nature of the Y chromosome precluding the development of knockout models. Insights into the range of neural functions underpinned by NRY genes are likely to come from Y-chromosome mutant mice (in which Y-linked genes are spontaneously deleted or duplicated) alternatively, insights may come from a comparison of normal male mice and 39,X m O mice [65], the two groups only differing in the fact that the latter has no Y chromosome.

There are human orthologues of Ddx3y, Kdm5d, UtyUsp9y, therefore investigations in mouse models into the neurobiological functions of these genes are likely to shed light upon their role in male brain development in humans. There appear to be species differences between mice and humans with regard to some Y-linked brain-expressed genes, in that Ube1yEif2s3y have no human counterparts, whilst ZFY appears to be expressed in the hypothalamus and cortex of adult humans [52], but is not expressed at any developmental stage in mouse brain [98]. Hence, it is likely that the nature of the neural sexual differentiation process is, to a greater or lesser extent, species-specific. One X-Y homologous gene pair which has received a lot of interest regarding its role in neurodevelopment is PCDH11X/Y. The homologous genes are located within a hominid-specific region of the sex chromosomes (Xq21.3 and Xp11.2), and encode members of the protocadherin superfamily responsible for cell-cell interactions during development of the central nervous system [101]. Yalnız deyil PCDH11X and its Y counterpart structurally different (and therefore possibly functionally distinct) but they have been shown to exhibit differential expression patterns, most likely because the two genes possess different promoter regions [101]. In the brain, transcripts from both PCDH11XPCDH11Y are present most highly in the cortex [102], and also in several subregions including the amygdala, caudate nucleus, hippocampus and thalamus [101]. Maraqlıdır ki, PCDH11X seems to be the preferential transcript in the cerebellum in the heart, transcripts are predominantly from PCDH11X, whereas in the kidney, liver, muscle and testis transcripts come mainly from PCDH11Y [101]. Together these data indicate that PCDH11X/Y genes may play key modulatory roles in the sexual differentiation of a wide variety of organs (including the brain) in hominid mammals. Exactly how PCDH11Y may act in the brain to modulate function remains to be resolved, but work in prostate cancer cell culture suggests that it may influence neuroendocrine tissue transdifferentiation vasitəsilə classical Wnt signalling pathways [103].


The X and Y of sex differences

Why and how are men and women different? My interest in this topic is fuelled by my research on neurodevelopmental disorders of language and literacy that typically are much more common in males than females. In this post, I am ranging far from my comfort zone in psychology to discuss what we know from a genetic perspective. My inspiration was a review in Trends in Genetics by Wijchers and Festenstein called “Epigenetic regulation of autosomal gene expression by sex chromosomes”. Despite the authors' sterling efforts to explain the topic clearly, I suspect their paper will be incomprehensible to those without a background in genetics, so I'll summarise the main points - with apologies to the authors if I over-simplify or mislead.

So, to start with, some basic facts about chromosomes in humans:
• We have 23 pairs of chromosomes, one member of each pair inherited from the father, and the other from the mother.
• For chromosome pairs 1-22, the autosomes, there is no difference between males and females.
• Chromosome pair 23 is radically different for males and females: females have two X chromosomes, whereas males have an X chromosome paired with a much smaller Y chromosome
• The Y chromosome carries a male-determining gene, SRY, which causes testes to develop. The testes produce male hormones which influence body development to produce a male.
• The X chromosome contains over 1000 genes, compared to 78 genes on the Y chromosome.
• In females, only one X chromosome is active. The other is inactivated early in development by a process called methylation. This leads to the DNA being formed into a tight package (heterochromatin), so genes from this chromosome do not get expressed. X-inactivation randomly affects one member of the X-chromosome pair early in embryonic development, and all cells formed by division of an original cell will have the same activation status. The patches of orange and black fur on a calico cat arise when a female has different versions of a gene for coat colour on the two X chromosomes, so patches of orange and black fur occur at random.
• In both X and Y chromosomes, there is a region at the tip of the chromosome called the pseudoautosomal region, which behaves like an autosome, i.e., it contains homologous genes on X and Y chromosomes, which are not inactivated, and which recombine during the formation of sperm and eggs.
• In addition, a proportion of genes on the X chromosome (estimated around 20%) escape X-inactivation, despite being outside the pseudoautosomal region.

These basic facts are summarised in Figure 1. Genes are symbolised by red dots, grey shading denotes an inactivated region, and yellow is the pseudoautosomal region.

Şəkil 1
Note that because (a) the male Y chromosome has few genes on it and (b) one X chromosome is largely inactivated in females, normal males (XY) and females (XX) are quite similar in terms of sex chromosome function: i.e., most of the genes that are expressed will come from a single active X chromosome.
Studies of mice and other species have, however, demonstrated differences in gene expression between males and females, and these affect tissues other than the sex organs, including the brain. Most of these sex differences are small, and it is usually assumed that they are the result of hormonal influences. Thus the causal chain would be that SRY causes the testes to develop, the testes generate male hormones, and those hormones affect how genes are expressed throughout the body.

You can do all kinds of things to mice that you wouldn't want to do to humans. For a start you can castrate them. You can then dissociate the effect of the XY genotype from the effect of circulating hormones. When this is done, many of the sex differences in gene expression disappear, confirming the importance of hormones.
There's some evidence, though, that this isn't the whole story. For a start, it is possible to find genes that are differently expressed in males and females very early in development, before the sex organs are formed. These differences can't be due to circulating hormones. You can go further and create genetically modified mice in which chromosome status and biological sex are dissociated. For instance, if Sry (the mouse version of SRY) is deleted from the Y chromosome, you end up with a biologically female mouse with XY chromosome constitution. Or an autosomal Sry transgene can be added to a female to give a male mouse with XX constitution. A recent study using this approach showed that there are hundreds of mouse genes that are differently expressed in normal XX females vs. XY females, or in normal XY males vs. XX males. For these genes, there seems to be a direct effect of the X or Y chromosome on gene expression, which isn't due to hormonal differences in males and females.

Wijchers and Festenstein consider four possible mechanisms for such effects.
1. SRY has long been known to be important for development of testes, but that does not rule out a direct role of this gene in influencing development of other organs. An in mice there is indeed some evidence for a direct effect of Sry on neuronal development.
2. Imprinting of genes on the X chromosome. This is where it starts to get really complicated. We have already noted how genes on the X chromosome can be inactivated. I've told you that X-inactivation occurs at random, as illustrated by the calico cat. However, there's a mechanism known as imprinting whereby expression of a gene depends on whether the gene is inherited from the father or the mother. Imprinting was originally described for genes on the autosomes, but there's considerable interest in the idea of imprinting affecting genes on the X chromosome, as this could lead to sex differences. The easiest way to explain this is by a mouse experiment. It's possible to make a genetically modified mouse with a single X chromosome. The interest is then in whether the single X chromosome comes from the mother or the father. And indeed, there's growing evidence for differences in brain development and cognitive function between genetically modified mice with a single maternal or paternal X chromosome: i.e., evidence of imprinting. Now this has implications for sex differences in normal, unmodified mice. XY male mice have just one X chromosome, which always comes from the mother, and will always be expressed. But XX female mice have a mixture of active maternal and paternal X-chromosomes. Any effect that is specific to a paternally-derived X-chromosome will therefore only be seen in females.
What about humans? Here we can study girls with Turner syndrome, a condition in which there is one rather than two X chromosomes. Skuse and colleagues found differences in cognition, especially social functioning between girls with a single maternal X vs. those with a single paternal X. There are few studies of this kind, because it is difficult to recruit large enough samples, so the results need replicating. But potentially this finding has tremendous implications, not just for finding out about Turner syndrome itself, but for understanding sex differences in development and disorders of social cognition.
3. Although most X-chromosome genes are expressed from only one X-chromosome, as noted above, some genes escape inactivation, and for these genes females have two active copies. In the main, these are genes with a homologue on the Y-chromosome, but there are exceptions, and in such cases females have twice the dosage of gene product compared to males (see Figure 1). And even where there is a homologue gene on the Y chromosome, this may have different effects from the active X-chromosome gene.
4. The Y chromosome contains a lot of inactive DNA with no genes. Recent studies on fruit flies has found that this inactive DNA can affect expression of genes on the autosomes, by affecting availability in the cell nucleus of factors that are important for gene expression or repression. It's not clear if this applies to humans.

My interest in this topic has led me to study children who do not inherit the normal complement of sex chromosomes. These include girls with a single X chromosome (XO, Turner syndrome), girls with three X chromosomes (triple X or XXX syndrome), (see figure 2) and boys with an extra X (XXY or Klinefelter’s syndrome), and boys with an extra Y (XYY syndrome).(see Figure 3).

Şəkil 2

Şəkil 3
Affected children typically don’t have intellectual disability and attend regular mainstream school. As illustrated in Figures 2 and 3 , this makes sense because the genetic differences between those with missing or extra sex chromosomes and those with the normal XX or XY complement are not great. In Turner syndrome there is only one X chromosome, whereas children with XXX or XXY will have all but one X chromosome inactivated. The extra Y in boys with XYY contains only a few genes.

Nevertheless, although children with atypical sex chromosomes are not severely handicapped, distinctive neuropsychological profiles have been described. Girls with Turner syndrome often have poor visuospatial function and arithmetical ability, whereas language skills are typically impaired in children with an extra sex chromosome. To explain these effects, researchers have proposed a role for genes that normally escape inactivation, which will be underexpressed in Turner syndrome, or over-expressed in children with three sex chromosomes (sex chromosome trisomy) - see point 3 above.

Wijchers and Festenstein note the importance of individuals with sex chromosome anomalies for informing our understanding of sex chromosome effects on development, but their account is not very satisfactory, as they state that “females with triple X syndrome (47,XXX) seem normal in most cases.” Although it is the case that many girls with XXX go undetected, surveys of prenatally or neonatally identified cases indicate that they have cognitive problems. Language deficits are found at high levels in all three cases of trisomy, XXX, XXY and XYY, with a trend for lower overall IQ in girls with XXX than boys with XXY or XYY. We did a study based on parental report, and found a diagnosis of autism spectrum disorder was more common in boys with XXY and XYY than in boys with normal XY chromosome status. But there was considerable variability from child to child, with some having no evidence of any educational or social difficulties, and others with more serious learning difficulties or autism. We currently lack data that would allow us to relate the cognitive profile in such children to their detailed genetic makeup, but this in an area researchers are starting to explore. We are optimistic that such research will not only be helpful in predicting which children are likely to need additional help, but also may throw light on more global questions about the genetic basis of sex differences in cognitive abilities and disabilities.

What are the implications of this research for the debate about sex differences in everyday human behaviour? This was very much in the news in 2010 with the publication of Cordelia Fine’s book Delusions of Gender, which was reviewed in The Psychologist, with a reply by Simon Baron-Cohen. Fine focused on two key issues: first, she questioned the standards of evidence used by those claiming biologically-based sex differences in behaviour, and second she noted how there were powerful cultural factors that affected gender-specific behaviour and that were all too often disregarded by those promoting what she termed ‘neurosexism’. I don’t know the literature well enough to evaluate the first point, but on the second, I would agree with Fine that biological factors do not occur in a vacuum. The evidence I’ve reviewed on genes shows unequivocally that there are sex differences in gene expression, but it does not exclude a role for experience and culture. This is nicely illustrated by the research of Michael Meaney and his colleagues demonstrating that gene expression in rats and mice can be influenced by maternal licking of their offspring, and that this in turn may differ for male and female pups! Genes are complex and fascinating in their effects, but they are not destiny.


Əlavə oxu
Davies, W., & Wilkinson, L. S. (2006). It is not all hormones: Alternative explanations for sexual differentiation of the brain. Brain Research, 1126, 36-45. doi: 10.1016/j.brainres.2006.09.105.
Gould, L. (1996). Cats are not peas: a calico history of genetics: Copernicus.
Lemos, B., Branco, A. T., & Hartl, D. L. (2010). Epigenetic effects of polymorphic Y chromosomes modulate chromatin components, immune response, and sexual conflict. Milli Elmlər Akademiyasının Materialları, 107(36), 15826-15831.doi/10.1073/pnas.1010383107.
Skaletsky, H., Kuroda-Kawaguchi, T., Minx, P. J., Cordum, H. S., Hillier, L., Brown, L. G., et al. (2003). The male-specific region of the human Y chromosome is a mosaic of discrete sequence classes. Təbiət, 423(6942), 825-837.doi: 10.1038/nature01722

Wijchers PJ, & Festenstein RJ (2011). Epigenetic regulation of autosomal gene expression by sex chromosomes. Trends in genetics : TIG, 27 (4), 132-40 PMID: 21334089


Videoya baxın: Secrets of the X chromosome - Robin Ball (Sentyabr 2022).


Şərhlər:

  1. Tad

    Bu mənim lazım olan şey deyil. Digər variantlar varmı?

  2. Badr Al Din

    Səhv edirsən. PM-də mənə yazın, danışacağıq.

  3. Clifland

    Bu maraqlıdır. Please tell me - where can I find out more about this?

  4. Demissie

    Bravo, your thought is great



Mesaj yazmaq