Компенсация дозы половых хромосом
Дозовая компенсация — это процесс, посредством которого организмы выравнивают экспрессию генов у представителей разного биологического пола. У разных видов разные полы часто характеризуются разными типами и количеством половых хромосом . Чтобы нейтрализовать большую разницу в дозировке генов , вызванную разным числом половых хромосом у полов, различные эволюционные ответвления приобрели различные методы для выравнивания экспрессии генов между полами. Поскольку половые хромосомы содержат разное количество генов , разные виды организмов выработали разные механизмы, чтобы справиться с этим неравенством. Репликация настоящего генаневозможно; таким образом, организмы вместо этого уравнивают экспрессию каждого гена. Например, у людей самки (XX) подавляют транскрипцию одной Х-хромосомы каждой пары и транскрибируют всю информацию с другой экспрессированной Х-хромосомы. Таким образом, человеческие женщины имеют такое же количество экспрессированных Х-сцепленных генов, как и человеческие мужчины (XY), причем оба пола имеют по существу одну Х-хромосому на клетку, с которой можно транскрибировать и экспрессировать гены. [1]
Разные линии развили разные механизмы, чтобы справиться с различиями в количестве копий генов между полами, наблюдаемыми в половых хромосомах. В некоторых линиях развилась дозовая компенсация, эпигенетический механизм, который восстанавливает экспрессию специфических генов X или Z в гетерогаметном поле до тех же уровней, которые наблюдались у предка до эволюции половой хромосомы. [2] [3]Другие линии уравнивают экспрессию X- или Z-специфичных генов между полами, но не до предкового уровня, т. е. обладают неполной компенсацией с «балансом доз». Одним из примеров этого является X-инактивация, которая происходит у людей. Третий задокументированный тип механизма регуляции дозы гена - это неполная компенсация без баланса (иногда называемая неполной или частичной компенсацией дозы). В этой системе экспрессия генов специфичных для пола локусов снижена у гетерогаметного пола, т.е. у самок в системах ZZ/ZW и у самцов в системах XX/XY. [4]
Существует три основных механизма достижения дозовой компенсации, которые широко описаны в литературе и являются общими для большинства видов. К ним относятся случайная инактивация одной женской Х-хромосомы (как это наблюдается у Mus musculus ; это называется Х-инактивацией ), двукратное увеличение транскрипции одной мужской Х-хромосомы (как наблюдается у Drosophila melanogaster ) и снижение транскрипции у Drosophila melanogaster. половина в обеих Х-хромосомах гермафродитного организма (как наблюдается у Caenorhabditis elegans). Эти механизмы широко изучались и ими манипулировали на модельных организмах, обычно используемых в условиях лабораторных исследований. Краткое изложение этих форм дозовой компенсации проиллюстрировано ниже. Однако существуют и другие менее распространенные формы дозовой компенсации, которые не так широко исследованы и иногда характерны только для одного вида (как это наблюдается у некоторых видов птиц и однопроходных ).
Одним из логических способов уравнять экспрессию генов у самцов и самок, которые следуют схеме половой дифференциации XX/XY, было бы снижение или полное устранение экспрессии одной из X-хромосом у гомогаметной особи XX или самки, так чтобы и самцы, и самки тогда женщины экспрессируют только одну Х-хромосому. Это характерно для многих организмов млекопитающих, включая человека и мышей. [1]
Доказательства этого механизма дозовой компенсации были обнаружены до того, как ученые поняли, каковы были его последствия. В 1949 году Мюррей Барр и Эверт Бертрам опубликовали данные, описывающие присутствие «ядрышковых сателлитов», которые , как они наблюдали, присутствовали в зрелых соматических тканях разных видов самок. Дальнейшая характеристика этих спутников показала, что на самом деле они представляют собой пакеты конденсированного гетерохроматина , но прошло десятилетие, прежде чем ученые осознали значение этой специализированной ДНК.
