Kromosom X pri ljudeh: spol, vloga, struktura in inaktivacija

Kromosom X je eden od dveh spolnih kromosomov pri sesalcih. Od njiju je odvisen spol posameznika. Drugi spolni kromosom je kromosom Y. Človeški kromosom X vsebuje približno 155 milijonov baznih parov in sto‑ do več sto genov (ocenjuje se okoli 800 protein‑kodirajočih genov), ki določajo številne lastnosti in presnovne poti, ne le tiste, povezane s spolom.

Struktura in posebnosti

Anatomija: kromosom X je pri ljudeh submetacentrčen (centromera ni povsem centralno postavljena). Vsebuje sekvence tako z gostim heterokromatinom kot bolj odprtim eukromatinom, ima telomerne konce in regije, ki si jih delita X in Y (pseudoavtosomalni regiji, PAR1 in PAR2).

Pseudoavtosomalne regije: te regije so homologne med X in Y in se pri mejozi parečijo; geni v PAR regijah pogosto "escape" inaktivacije X in delujejo na obeh spolnih kromosomih.

Vloga v določanju spola in izražanju genov

Pri ljudeh ženska običajno nosi dva kromosoma X (46,XX), moški pa en X in en Y (46,XY). Jajčece vedno nosi en X, spermiji pa bodisi X bodisi Y, zato kombinacija določi genetični spol zarodka. Ker imajo ženske dva X, je nujen mehanizem, ki prepreči preveč izražanja genov s X; temu pravimo dosage compensation.

Inaktivacija X (Lyonizacija)

Ženski organizem v zgodnjem embrionalnem razvoju izvede proces, imenovan inaktivacija X (Lyonizacija). V vsaki somatski celici se naključno izklopi eden izmed dveh kromosomov X, tako da v večini celic ostane aktiven le en X. Izklopljeni kromosom se strne v heterokromatin in ga lahko opazimo kot Barrovo telo v jedru celice.

Mehanizem vključuje dolgo nelokirano RNA XIST, ki se transkribira z X, ki bo inaktiviran, in ga obloži ter privabi proteine, ki med drugimi spreminjajo histone in metilirajo DNK. Ko je enkrat izbrana in inaktivirana, se ta izbira prenaša na vse hčerinske celice (klonalna dediščina), kar povzroča mozaicizem — različne dele tkiv predstavljajo cloni celic z izklopljenim različnim X. To je na primer razlog, zakaj so kalikove mačke lahkotno obarvane v črno in oranžno.

Pomembno je, da nekateri geni "escape" inaktivacije — ostanejo izraziti na obeh X kromosomih, predvsem geni v pseudoavtosomalnih regijah in nekaj drugih pomembnih genov, zato inaktivacija ni popolna.

Dedovanje in klinične posledice

Zaradi hemizigotnega stanja moških (samo en X) se recesivni patogeni aleli na X lažje manifestirajo pri moških. Pogosti primeri X-povezanih recesivnih bolezni so hemofilija A, Duchennova mišična distrofija in določene oblike barvne slepote. Ženske so pogosto nosilke mutacij na enem X in pri njih zaradi heterozigotnosti in mozaicizma bolezen morda ne bo izražena ali bo blažja.

Abnormalnosti števila X povzročajo sindrome, npr. Turnerjev sindrom (45,X), pri katerem je prisoten le en X in povzroči specifične razvojne težave, ali Klinefeltrjev sindrom (47,XXY), kjer ima moški dodaten X, kar vpliva na plodnost in druge značilnosti.

Zaključek in zanimivosti

• X kromosom nosi gene, pomembne za splošno zdravje, nevrološke funkcije in razvoj, zato mutacije na njem pogosto vplivajo široko.
• Inaktivacija X je ključen primer epigenetske regulacije — genetska vsebina ostane prisotna, vendar je izraz blokiran s spreminjanjem kromatina.
• Raziskave kromosoma X in mehanizmov njegove inaktivacije pomagajo razumeti dedne bolezni, razvojne motnje in epigenetske procese ter razvijati terapije za X-povezane bolezni.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je kromosom X?

V: Kateri drugi spolni kromosom je poleg kromosoma X?

V: Koliko kromosomov X imajo ženske?

V: Koliko kromosomov X imajo moški?

V: Kaj nosi jajčece?

V: Kaj nosijo spermiji?

V: Kaj je inaktivacija X?

Išči po črki