性染色体と異数性

性染色体は性を決定し、細胞が1つのX染色体を不活性化することで解決する線量問題を引き起こす。一方、染色体分離のエラーは異数性を生じさせ、その影響はどの染色体が関与しているかによって異なる。

Definition

異数性とは、個々の染色体の数が異常であること、通常は1つ多すぎるか少なすぎる状態を指し、性染色体とは性を決定する染色体であり、X不活性化を介した線量補償の対象となる。

Scope

このトピックでは、染色体による性決定とY染色体の役割、線量補償としてのX染色体不活性化、不分離のメカニズム、21トリソミーなどの主要な常染色体異数性、ターナー症候群やクラインフェルター症候群を含む性染色体異数性について扱う。染色体数の異常と性染色体の特殊な生物学について論じ、構造的変化については隣接するトピックで扱う。

Core questions

• 性染色体はどのようにして性を決定するのか、Y染色体はどのような役割を果たすのか？
• X染色体不活性化はどのようにして性間の遺伝子線量を均等化するのか？
• 不分離はどのようにして異数性配偶子と子孫を生み出すのか？
• なぜ異なる異数性はこれほど異なる生存率と表現型を持つのか？

Key concepts

• 染色体による性決定とY染色体
• X染色体不活性化と線量補償
• 減数分裂および有糸分裂における不分離
• 常染色体トリソミーとモノソミー
• 性染色体異数性

Mechanisms

哺乳類では、Y連鎖性のSRY遺伝子が雄の発生を誘発し、線量補償は非コードXist RNAを介して各雌細胞の1つのX染色体をサイレンシングする。異数性は、染色体が減数分裂または有糸分裂で分離に失敗したときに生じ、表現型は影響を受けた染色体上の遺伝子の線量不均衡を反映する。これが、ほとんどの常染色体モノソミーとトリソミーが致死的である理由である。

Clinical relevance

異数性は、妊娠喪失と知的障害の最も一般的な染色体原因であり、21トリソミーはダウン症候群を引き起こし、性染色体異数性はターナー症候群とクラインフェルター症候群を引き起こす。これらのパターンを認識することは、出生前スクリーニングとカウンセリングの指針となるが、ここでは臨床的指示ではなく教育目的で提示する。

History

スティーブンスとウィルソンは20世紀初頭にXとYを性決定染色体として特定し、ルジューンは1959年にダウン症候群が過剰な21番染色体に起因することを示し、ライオンは1961年にX染色体不活性化を提唱し、女性が2つのX染色体を許容するメカニズムを説明した。

Key figures

• Mary Lyon
• Nettie Stevens
• Jérôme Lejeune

Seminal works

• lyon1961

Frequently asked questions

X染色体不活性化とは何か？

哺乳類では、雌細胞は発生の初期に2つのX染色体のうち1つを不活性化し、両性がX連鎖遺伝子の同様の線量を発現するようにする。どのX染色体が不活性化されるかは各細胞でランダムであり、細胞集団のモザイクを生み出す。

ほとんどのトリソミーが生存不可能であるのに、なぜ21トリソミーは生存可能なのか？

21番染色体は最も小さい染色体の一つであり、比較的少数の遺伝子しか持たないため、余分なコピーによる線量不均衡は、より大きく遺伝子豊富な染色体の場合よりも許容されやすい。後者のトリソミーは通常、生存と両立しない。