Bất hoạt nhiễm sắc thể X (Lyon hóa)

Bất hoạt nhiễm sắc thể X, thường được gọi là Lyon hóa theo tên người phát hiện Mary Lyon, là quá trình phát triển trong đó một trong hai nhiễm sắc thể X trong mỗi tế bào của động vật có vú cái bị bất hoạt phiên mã. Bởi vì sự lựa chọn nhiễm sắc thể X nào sẽ bị bất hoạt thường là ngẫu nhiên và sau đó được di truyền theo dòng vô tính, động vật có vú cái trở thành thể khảm chức năng của hai quần thể tế bào, và liều lượng gen liên kết X được cân bằng so với động vật có vú đực XY.

Definition

Bất hoạt nhiễm sắc thể X (Lyon hóa) là quá trình trong đó một nhiễm sắc thể X trong mỗi tế bào soma của động vật có vú cái bị bất hoạt ổn định sớm trong quá trình phát triển, để mỗi tế bào biểu hiện các gen liên kết X từ một nhiễm sắc thể X duy nhất và liều lượng được bù trừ so với con đực.

Scope

Chủ đề này bao gồm lý do bù liều cho bất hoạt nhiễm sắc thể X, sự lựa chọn ngẫu nhiên so với sự in dấu của nhiễm sắc thể X không hoạt động, thời điểm bất hoạt trong quá trình phát triển, sự duy trì dòng vô tính và tính khảm kết quả, cũng như khái niệm về sự lệch. Cơ chế chi tiết của XIST và chất nhiễm sắc được đề cập trong chủ đề đi kèm về cơ chế bất hoạt X; ở đây trọng tâm là nguyên tắc và hậu quả của nó.

Core questions

• Tại sao động vật có vú cái cần bất hoạt một nhiễm sắc thể X?
• Sự lựa chọn nhiễm sắc thể X nào sẽ bị bất hoạt được thực hiện như thế nào và khi nào?
• Trạng thái bất hoạt được duy trì như thế nào qua các lần phân chia tế bào tiếp theo?
• Sự lệch bất hoạt nhiễm sắc thể X là gì và tại sao nó lại quan trọng?

Key concepts

• Bù liều
• Bất hoạt nhiễm sắc thể X ngẫu nhiên so với in dấu
• Đếm và lựa chọn
• Duy trì dòng vô tính của trạng thái bất hoạt
• Tính khảm chức năng
• Bất hoạt nhiễm sắc thể X lệch
• Thể Barr (nhiễm sắc thể X không hoạt động cô đặc)

Key theories

Giả thuyết Lyon

Lyon đề xuất rằng sớm trong quá trình phát triển của con cái, một nhiễm sắc thể X bị bất hoạt ngẫu nhiên, rằng sự lựa chọn được cố định và nhân lên theo dòng vô tính, và do đó con cái là thể khảm trong đó một số tế bào biểu hiện nhiễm sắc thể X của mẹ và những tế bào khác biểu hiện nhiễm sắc thể X của cha.

Mechanisms

Sớm trong quá trình phôi thai của con cái, các tế bào đếm số lượng nhiễm sắc thể X của chúng so với nhiễm sắc thể thường và chọn một nhiễm sắc thể X để duy trì hoạt động và nhiễm sắc thể còn lại để bị bất hoạt. Trong hầu hết các mô soma, sự lựa chọn là ngẫu nhiên, tạo ra một thể khảm các tế bào biểu hiện nhiễm sắc thể X của mẹ hoặc của cha; trong một số mô, chẳng hạn như các dòng tế bào ngoài phôi của một số động vật có vú, nhiễm sắc thể X của cha bị bất hoạt ưu tiên (bất hoạt X in dấu). Một khi đã được chọn, nhiễm sắc thể X không hoạt động sẽ được cô đặc thành thể Barr dị nhiễm sắc và trạng thái bất hoạt được sao chép một cách trung thực cho tất cả các tế bào con cháu. Sự sai lệch so với tỷ lệ 50:50, được gọi là sự lệch, phát sinh do ngẫu nhiên hoặc do chọn lọc các tế bào biểu hiện một nhiễm sắc thể X cụ thể và có thể ảnh hưởng đến biểu hiện của các đặc điểm liên kết X ở con cái.

Clinical relevance

Vì bất hoạt nhiễm sắc thể X làm cho con cái trở thành thể khảm tế bào, biểu hiện lâm sàng của các tình trạng liên kết X ở con cái phụ thuộc vào tỷ lệ tế bào trong đó nhiễm sắc thể X đột biến vẫn hoạt động; sự bất hoạt lệch đáng kể có thể làm cho người mang gen trở nên có triệu chứng hoặc, ngược lại, bảo vệ cô ấy. Chủ đề này giải thích tại sao cả nguồn gốc cha mẹ và sự ngẫu nhiên đều định hình kiểu hình của con cái; nó mang tính mô tả và không phải là hướng dẫn để xét nghiệm hoặc chăm sóc cá nhân.

Epidemiology

Bất hoạt nhiễm sắc thể X là một đặc điểm phổ biến của các tế bào soma động vật có vú cái chứ không phải là một tình trạng bệnh lý. Sự lệch của tỷ lệ bất hoạt là phổ biến ở mức độ nhẹ trong quần thể nữ giới nói chung và tăng tần suất theo tuổi tác và ở những người mang một số đột biến liên kết X nhất định.

History

Mary Lyon đã đưa ra giả thuyết về một nhiễm sắc thể X hoạt động duy nhất vào năm 1961 để dung hòa tính khảm màu lông ở chuột cái với quan sát tế bào học về thể Barr và với sự bù liều. Trong những thập kỷ tiếp theo, các khía cạnh về lựa chọn ngẫu nhiên, duy trì dòng vô tính và sự lệch đã được xác nhận trên khắp các loài động vật có vú, và các bài đánh giá vào cuối những năm 1990 và những năm 2010 đã tích hợp nguyên tắc này với cơ chế phân tử cơ bản.

Key figures

• Mary F. Lyon
• Edith Heard
• Philip Avner
• Stanley Gartler

Seminal works

• lyon-1961
• heard-1997
• galupa-heard-2018

Frequently asked questions

Bất hoạt nhiễm sắc thể X có làm bất hoạt toàn bộ nhiễm sắc thể X không?

Hầu hết nhiễm sắc thể X không hoạt động bị bất hoạt, nhưng một tập hợp con các gen thoát khỏi sự bất hoạt và tiếp tục được biểu hiện từ cả hai nhiễm sắc thể X, đây là một phần lý do tại sao sự khác biệt về liều lượng liên kết X không phải là tuyệt đối.

Sự lệch bất hoạt nhiễm sắc thể X là gì?

Sự lệch là sự sai khác so với tỷ lệ xấp xỉ bằng nhau của các tế bào sử dụng mỗi nhiễm sắc thể X. Nó có thể xảy ra do ngẫu nhiên hoặc do các tế bào biểu hiện một nhiễm sắc thể X được ưu tiên, và nó có thể ảnh hưởng đến việc người mang gen đột biến liên kết X có biểu hiện các đặc điểm của tình trạng đó hay không.