غیرفعالسازی کروموزوم X (لیونیزاسیون)
غیرفعالسازی کروموزوم X، که اغلب به افتخار کاشف آن مری لیون، لیونیزاسیون نامیده میشود، فرآیند تکوینی است که طی آن یکی از دو کروموزوم X در هر سلول پستانداران ماده از نظر رونویسی خاموش میشود. از آنجا که انتخاب کروموزوم X برای غیرفعالسازی معمولاً تصادفی است و سپس به صورت کلونال به ارث میرسد، پستانداران ماده به موزاییکهای عملکردی از دو جمعیت سلولی تبدیل میشوند و دوز ژنهای مرتبط با X در برابر دوز ژنهای نر XY متعادل میشود.
Definition
غیرفعالسازی کروموزوم X (لیونیزاسیون) فرآیندی است که طی آن یکی از کروموزومهای X در هر سلول سوماتیک پستانداران ماده در اوایل تکوین به طور پایدار خاموش میشود، به طوری که هر سلول ژنهای مرتبط با X را از یک کروموزوم X بیان میکند و دوز نسبت به نرها جبران میشود.
Scope
این موضوع به منطق جبران دوز برای غیرفعالسازی کروموزوم X، انتخاب تصادفی در مقابل انتخابی (imprinted) کروموزوم X غیرفعال، زمانبندی تکوینی خاموشسازی، نگهداری کلونال و موزاییسم حاصل، و مفهوم انحراف (skewing) میپردازد. مکانیسمهای دقیق XIST و کروماتین در موضوع همراه در مورد مکانیسمهای خاموشسازی کروموزوم X مورد بررسی قرار میگیرد؛ در اینجا تمرکز بر اصول و پیامدهای آن است.
Core questions
- چرا پستانداران ماده نیاز به غیرفعالسازی یک کروموزوم X دارند؟
- انتخاب کدام کروموزوم X برای خاموش شدن چگونه و چه زمانی انجام میشود؟
- وضعیت غیرفعال چگونه در تقسیمات سلولی بعدی حفظ میشود؟
- انحراف غیرفعالسازی کروموزوم X چیست و چرا اهمیت دارد؟
Key concepts
- جبران دوز
- غیرفعالسازی تصادفی در مقابل انتخابی کروموزوم X
- شمارش و انتخاب
- حفظ کلونال وضعیت غیرفعال
- موزاییسم عملکردی
- غیرفعالسازی منحرف شده کروموزوم X
- جسم بار (کروموزوم X غیرفعال متراکم)
Key theories
- فرضیه لیون
- لیون پیشنهاد کرد که در اوایل تکوین ماده، یک کروموزوم X به طور تصادفی غیرفعال میشود، این انتخاب ثابت است و به صورت کلونال تکثیر میشود، و بنابراین مادهها موزاییکهایی هستند که در آنها برخی سلولها کروموزوم X مادری و برخی دیگر کروموزوم X پدری را بیان میکنند.
Mechanisms
در اوایل رویانزایی ماده، سلولها کروموزومهای X خود را نسبت به اتوزومها شمارش میکنند و یک کروموزوم X را برای فعال ماندن و دیگری را برای خاموش شدن انتخاب میکنند. در بیشتر بافتهای سوماتیک، این انتخاب تصادفی است و موزاییکی از سلولها را ایجاد میکند که یا کروموزوم X مادری یا پدری را بیان میکنند؛ در برخی بافتها، مانند ردههای خارج رویانی برخی پستانداران، کروموزوم X پدری ترجیحاً غیرفعال میشود (غیرفعالسازی کروموزوم X انتخابی). پس از انتخاب، کروموزوم X غیرفعال به یک جسم بار هتروکروماتیک متراکم میشود و وضعیت خاموش به طور وفادار به تمام سلولهای فرزند منتقل میشود. انحراف از نسبت 50:50، که انحراف (skewing) نامیده میشود، به صورت تصادفی یا با انتخاب سلولهایی که یک کروموزوم X خاص را بیان میکنند، ایجاد میشود و میتواند بر تظاهر صفات مرتبط با X در مادهها تأثیر بگذارد.
Clinical relevance
از آنجا که غیرفعالسازی کروموزوم X، مادهها را به موزاییکهای سلولی تبدیل میکند، بروز بالینی بیماریهای مرتبط با X در مادهها به نسبت سلولهایی بستگی دارد که در آنها کروموزوم X جهشیافته فعال باقی میماند؛ غیرفعالسازی به شدت منحرف شده میتواند یک ناقل را علامتدار کند یا برعکس، از او محافظت کند. این موضوع توضیح میدهد که چرا منشأ والدینی و شانس هر دو فنوتیپهای ماده را شکل میدهند؛ این یک توصیف است و راهنمایی برای آزمایش یا مراقبت فردی نیست.
Epidemiology
غیرفعالسازی کروموزوم X یک ویژگی جهانی سلولهای سوماتیک پستانداران ماده است تا یک وضعیت بیماری. انحراف نسبت غیرفعالسازی به میزان خفیف در جمعیت عمومی زنان شایع است و با افزایش سن و در ناقلین برخی جهشهای مرتبط با X افزایش مییابد.
History
مری لیون فرضیه تک کروموزوم X فعال را در سال 1961 برای تطبیق موزاییسم رنگ پوشش در موشهای ماده با مشاهده سیتولوژیکی جسم بار و با جبران دوز ارائه کرد. در دهههای بعدی، جنبههای انتخاب تصادفی، نگهداری کلونال و انحراف در سراسر پستانداران تأیید شد و بررسیها در اواخر دهه 1990 و 2010 این اصل را با مکانیسم مولکولی زیربنایی آن یکپارچه کردند.
Key figures
- Mary F. Lyon
- Edith Heard
- Philip Avner
- Stanley Gartler
Related topics
Seminal works
- lyon-1961
- heard-1997
- galupa-heard-2018
Frequently asked questions
- آیا غیرفعالسازی کروموزوم X کل کروموزوم X را خاموش میکند؟
- بیشتر کروموزوم X غیرفعال خاموش میشود، اما زیرمجموعهای از ژنها از غیرفعالسازی فرار میکنند و همچنان از هر دو کروموزوم X بیان میشوند، که بخشی از دلیل عدم مطلق بودن تفاوتهای دوز مرتبط با X است.
- غیرفعالسازی منحرف شده کروموزوم X چیست؟
- انحراف (Skewing) انحرافی از ترکیب تقریباً مساوی مورد انتظار سلولهایی است که از هر کروموزوم X استفاده میکنند. این میتواند به صورت تصادفی یا به دلیل ترجیح سلولهایی که یک کروموزوم X را بیان میکنند، رخ دهد و میتواند بر اینکه آیا یک ناقل ماده دارای جهش مرتبط با X ویژگیهای این بیماری را نشان میدهد یا خیر، تأثیر بگذارد.