Х-сцепленное наследование

Х-сцепленное наследование описывает передачу признаков, определяемых генами на Х-хромосоме, где неравная доза Х-хромосом у мужчин (одна) и женщин (две) приводит к полоспецифическим закономерностям. Поскольку мужчины являются гемизиготными, один измененный Х-сцепленный аллель может полностью проявиться у мужчин, в то время как женщины могут быть носителями или, из-за инактивации Х-хромосомы, иметь различную степень выраженности признака.

Definition

Х-сцепленное наследование — это передача признаков, кодируемых генами на Х-хромосоме, при которой мужчины (одна Х-хромосома) являются гемизиготными и экспрессируют один аллель напрямую, тогда как женщины (две Х-хромосомы) являются гетерозиготными носителями, чей фенотип модулируется инактивацией Х-хромосомы.

Scope

Статья охватывает Х-сцепленные рецессивные и Х-сцепленные доминантные типы наследования, гемизиготность у мужчин, отсутствие передачи от отца к сыну и роль инактивации Х-хромосомы (лионизации) в формировании женского фенотипа. Это концептуальный справочник по механизму наследования, а не клиническое консультирование или руководство по тестированию носителей.

Core questions

• Как гемизиготность у мужчин изменяет экспрессию Х-сцепленных аллелей по сравнению с женщинами?
• Почему передача от отца к сыну невозможна для Х-сцепленных признаков, и как это помогает идентифицировать тип наследования?
• Как инактивация Х-хромосомы объясняет вариабельную экспрессию у гетерозиготных женщин?

Key concepts

• Гемизиготность у мужчин
• Женщины-носители (гетерозиготы)
• Отсутствие передачи от отца к сыну
• Х-сцепленные рецессивные против Х-сцепленных доминантных типов
• Инактивация Х-хромосомы (лионизация)
• Смещенная инактивация Х-хромосомы
• Компенсация дозы

Key theories

Инактивация Х-хромосомы (гипотеза Лайон)

У самок млекопитающих одна из двух Х-хромосом транскрипционно инактивируется на ранних стадиях развития, и выбор клонально наследуется, поэтому самки являются мозаиками клеток, экспрессирующих ту или иную Х-хромосому; этот механизм компенсации дозы объясняет вариабельную экспрессию Х-сцепленных аллелей у гетерозиготных самок.

Mechanisms

Мужчины наследуют одну Х-хромосому (от матери) и одну Y-хромосому (от отца), поэтому Х-сцепленный аллель у мужчины является гемизиготным и экспрессируется напрямую без второй копии, которая могла бы его маскировать; таким образом, пораженный отец не может передать Х-сцепленный аллель сыну (который получает Y-хромосому), но передает его каждой дочери. Женщины имеют две Х-хромосомы и подвергаются инактивации Х-хромосомы, при которой одна Х-хромосома случайным образом инактивируется в каждой клетке на ранних стадиях развития, и это неактивное состояние клонально распространяется. Гетерозиготные женщины, таким образом, являются клеточными мозаиками, и доля клеток, экспрессирующих вариантный аллель (которая может быть смещена), помогает объяснить, почему носители Х-сцепленных рецессивных состояний обычно не затронуты или затронуты незначительно, в то время как женщины с Х-сцепленными доминантными состояниями затронуты, но часто более вариабельно, чем мужчины.

Clinical relevance

Распознавание Х-сцепленного типа наследования объясняет преобладание пораженных мужчин во многих родословных и роль матерей-носительниц, а инактивация Х-хромосомы объясняет вариабельность проявления у женщин. Эта статья описывает механизм наследования для справки и не является основой для индивидуальных оценок риска, решений о тестировании носителей или консультирования, которые требуют формальной клинической генетики.

Epidemiology

Х-сцепленные рецессивные состояния характерно чаще встречаются и более тяжелы у мужчин, которые являются гемизиготными, при этом женщины-носители обычно не затронуты; Х-сцепленные доминантные состояния поражают оба пола, но могут проявлять отличительные различия между мужчинами и женщинами, а некоторые из них летальны у гемизиготных мужчин.

History

Работа Моргана начала XX века по цвету глаз дрозофилы установила, что некоторые гены находятся на Х-хромосоме и наследуются сцепленно с полом. В 1961 году Мэри Лайон предположила, что одна Х-хромосома инактивируется у самок млекопитающих, объясняя компенсацию дозы и мозаичную экспрессию Х-сцепленных признаков у самок; последующие молекулярные исследования охарактеризовали механизм сайленсинга и его клональное наследование.

Key figures

• Mary Lyon
• Thomas Hunt Morgan
• Susumu Ohno

Seminal works

• lyon-1961
• chow-2005
• nussbaum-2016

Frequently asked questions

Почему Х-сцепленный признак не может передаваться от отца к сыну?

Отец передает своим сыновьям Y-хромосому (а не Х), поэтому Х-сцепленный аллель не может попасть к сыну от отца; наблюдаемая передача от мужчины к мужчине, таким образом, противоречит Х-сцепленному наследованию и указывает на аутосомный тип.

Почему некоторые женщины-носители Х-сцепленных состояний имеют легкие проявления?

Из-за инактивации Х-хромосомы женщина-носитель является мозаикой клеток, экспрессирующих либо нормальную, либо вариантную Х-хромосому; если инактивация смещена в сторону нормальной Х-хромосомы, большая часть клеток экспрессирует вариантный аллель, что может привести к частичным или вариабельным проявлениям.