Половые хромосомы и анеуплоидия

Половые хромосомы определяют пол и создают проблему дозировки, которую клетка решает путём инактивации одной Х-хромосомы, тогда как ошибки в расхождении хромосом приводят к анеуплоидиям, эффекты которых зависят от того, какая хромосома затронута.

Definition

Анеуплоидия — это наличие аномального числа отдельных хромосом, обычно на одну больше или на одну меньше, тогда как половые хромосомы — это хромосомы, определяющие пол и подверженные компенсации дозы посредством инактивации Х-хромосомы.

Scope

Эта тема охватывает хромосомное определение пола и роль Y-хромосомы, инактивацию Х-хромосомы как компенсацию дозы, механизм нерасхождения, основные аутосомные анеуплоидии, такие как трисомия 21, и анеуплоидии половых хромосом, включая синдромы Тёрнера и Клайнфельтера. В ней рассматриваются аномалии числа хромосом и особая биология половых хромосом; структурные изменения рассматриваются в смежной теме.

Core questions

• Как половые хромосомы определяют пол и какую роль играет Y-хромосома?
• Как инактивация Х-хромосомы выравнивает дозу генов между полами?
• Как нерасхождение приводит к образованию анеуплоидных гамет и потомства?
• Почему разные анеуплоидии имеют столь различную жизнеспособность и фенотипы?

Key concepts

• Хромосомное определение пола и Y-хромосома
• Инактивация Х-хромосомы и компенсация дозы
• Нерасхождение в мейозе и митозе
• Аутосомные трисомии и моносомии
• Анеуплоидии половых хромосом

Mechanisms

У млекопитающих Y-сцепленный ген SRY запускает развитие мужского пола, а компенсация дозы подавляет одну Х-хромосому в каждой женской клетке посредством некодирующей РНК Xist; анеуплоидия возникает, когда хромосомы не разделяются при мейозе или митозе, а фенотип отражает дозовый дисбаланс генов на затронутой хромосоме, поэтому большинство аутосомных моносомий и трисомий летальны.

Clinical relevance

Анеуплоидия является наиболее частой хромосомной причиной потери беременности и интеллектуальной недостаточности, при этом трисомия 21 вызывает синдром Дауна, а анеуплоидии половых хромосом — синдромы Тёрнера и Клайнфельтера; распознавание этих закономерностей направляет пренатальный скрининг и консультирование, представленные здесь для образовательных целей, а не для клинического руководства.

History

Стивенс и Уилсон идентифицировали X и Y как хромосомы, определяющие пол, в начале 1900-х годов, Лежен показал в 1959 году, что синдром Дауна является результатом наличия дополнительной хромосомы 21, а Лайон предложила инактивацию Х-хромосомы в 1961 году, объяснив, как самки переносят две Х-хромосомы.

Key figures

• Mary Lyon
• Nettie Stevens
• Jérôme Lejeune

Seminal works

• lyon1961

Frequently asked questions

Что такое инактивация Х-хромосомы?

У млекопитающих женские клетки инактивируют одну из двух своих Х-хромосом на ранних стадиях развития, так что оба пола экспрессируют аналогичную дозу Х-сцепленных генов; какая Х-хромосома инактивируется, является случайным в каждой клетке, что приводит к образованию мозаики клеточных популяций.

Почему трисомия 21 жизнеспособна, когда большинство трисомий нет?

Хромосома 21 является одной из самых маленьких и несёт относительно мало генов, поэтому дозовый дисбаланс от дополнительной копии более терпим, чем для более крупных, богатых генами хромосом, трисомии которых обычно несовместимы с выживанием.