X染色体失活（Lyon化）

X染色体失活，常以其发现者玛丽·莱昂（Mary Lyon）的名字命名为Lyon化，是雌性哺乳动物每个细胞中两条X染色体之一在转录水平上被沉默的发育过程。由于选择哪条X染色体失活通常是随机的，并且随后被克隆遗传，因此雌性哺乳动物成为两种细胞群的功能性嵌合体，X连锁基因的剂量与XY雄性达到平衡。

Definition

X染色体失活（Lyon化）是雌性哺乳动物每个体细胞中的一条X染色体在发育早期被稳定沉默的过程，从而使每个细胞仅从一条X染色体表达X连锁基因，并相对于雄性实现剂量补偿。

Scope

本主题涵盖了X染色体失活的剂量补偿原理、非活性X染色体的随机选择与印记选择、沉默的发育时机、克隆维持及其导致的嵌合现象，以及偏斜（skewing）的概念。详细的XIST和染色质机制将在X染色体沉默机制的配套主题中讨论；此处重点关注其原理和后果。

Core questions

• 为什么雌性哺乳动物需要使一条X染色体失活？
• 如何以及何时选择哪条X染色体被沉默？
• 非活性状态如何通过随后的细胞分裂得以维持？
• 什么是X染色体失活偏斜，为什么它很重要？

Key concepts

• 剂量补偿
• 随机与印记X染色体失活
• 计数与选择
• 非活性状态的克隆维持
• 功能性嵌合现象
• X染色体失活偏斜
• 巴氏小体（浓缩的非活性X染色体）

Key theories

莱昂假说

莱昂提出，在雌性发育早期，一条X染色体被随机失活，这种选择是固定的并克隆传播的，因此女性是嵌合体，其中一些细胞表达母源X染色体，另一些表达父源X染色体。

Mechanisms

在雌性胚胎发生早期，细胞会根据常染色体数量来计算X染色体数量，并选择一条X染色体保持活性，另一条被沉默。在大多数体细胞组织中，这种选择是随机的，产生表达母源或父源X染色体的嵌合细胞群；在某些组织中，例如某些哺乳动物的胚外谱系，父源X染色体优先失活（印记X染色体失活）。一旦被选择，非活性X染色体就会浓缩成异染色质的巴氏小体（Barr body），并且这种沉默状态会忠实地复制到所有后代细胞中。偏离50:50比例的情况，称为偏斜（skewing），可能由偶然或通过选择表达特定X染色体的细胞而产生，并可能影响女性X连锁性状的表现。

Clinical relevance

由于X染色体失活使女性成为细胞嵌合体，因此X连锁疾病在女性中的临床表现取决于突变X染色体保持活性的细胞比例；显著的偏斜失活可能使携带者出现症状，反之亦然，也可能保护她。本主题解释了亲本来源和偶然性如何共同塑造女性表型；它是一个描述性主题，并非个体检测或护理指南。

Epidemiology

X染色体失活是雌性哺乳动物体细胞的普遍特征，而非疾病状态。失活比例的轻度偏斜在普通女性人群中很常见，并且随着年龄的增长以及某些X连锁突变携带者中，其发生频率会增加。

History

玛丽·莱昂（Mary Lyon）于1961年提出了单活性X染色体假说，以协调雌性小鼠的毛色嵌合现象与巴氏小体的细胞学观察结果以及剂量补偿。在随后的几十年中，随机选择、克隆维持和偏斜等方面在哺乳动物中得到了证实，1990年代末和2010年代的综述将这一原理与潜在的分子机制相结合。

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

X染色体失活会沉默整个X染色体吗？

大部分非活性X染色体被沉默，但一小部分基因逃脱了失活，并继续从两条X染色体表达，这也是X连锁剂量差异并非绝对的原因之一。

什么是X染色体失活偏斜？

偏斜是指偏离预期的大致相等的两种X染色体使用细胞混合比例。它可能偶然发生，也可能因为表达一条X染色体的细胞受到青睐而发生，并且它可能影响X连锁突变女性携带者是否表现出该疾病的特征。