Метилирование и инактивация. X-хромосомы млекопитающих - Регуляция активности генов, обусловленная химической модификацией (метилированием) ДНК

Метилирование ДНК играет существенную роль в интересном явлении, заключающемся в инактивации одной из двух половых X-хромосом в женских клетках у млекопитающих. Исследование этого явления также проливает свет на природу наследственных аномалий у человека. Женщины имеют две Х-хромосомы, тогда как мужчины - разные половые хромосомы X и Y. Y-хромосома не несет заметного числа генов, работающих в соматических клетках, но содержит гены, необходимые для образования функционирующих сперматозоидов. В результате соотношение числа генов X-хромосом к числу других хромосом (аутосом) у женщин вдвое выше, чем у мужчин. Для нормального развития необходимо определенное соотношение (так называемый генный баланс) числа функционирующих генов, находящихся в разных хромосомах. Отклонения, вызываемые, например, дупликацией заметного по размеру участка хромосомы, ведущие к непропорциональному увеличению числа некоторых генов, могут оказываться гибельными для организма. Поэтому, чтобы уравнять соотношение числа функционирующих генов X-хромосом и аутосом, природа использует инактивацию одной из X-хромосом женщин. Хотя метилирование ДНК, по-видимому, не является первопричиной инактивации X-хромосомы, такая химическая модификация необходима для завершения инактивации. Следует заметить, что инактивации подвергается основная масса генов, но отдельные гены неактивной X-хромосомы избегают инактивации. Выбор одной из двух Х-хромосом для инактивации случаен. Инактивации вызывается определенным участком Х-хромосомы - центром инактивации, от которого она распространяется в обе стороны. Инактивированная Х-хромосома выглядит как компактизованное красящееся тельце, хроматин в этой хромосоме находится в конденсированном (гетерохроматинизированном) состоянии [2].

Оказалось, что наряду с инактивацией практически всей Х-хромосомы у женщин наблюдается и родительский импринтинг отдельных генов Х-хромосомы. Недавно появились сообщения о том, что импринтингу подвергается ген человека, определяющий социальные контакты. Нарушение гена приводит к аномалии в поведении и к снижению величины IQ (Intelligence Quоtient - коэффициент умственного развития). Такой вывод был сделан при исследовании у человека синдрома Тернера, вызванного хромосомной аномалией, при которой индивидуум получает только одну Х-хромосому (рис. 4, в). Такие аномалии возникают при нарушении расхождения хромосом в митозе при образовании гамет. Больные при плохо развитых вторичных половых признаках имеют облик женщины и близкий к норме уровень интеллекта. Больные с синдромом Тернера получают единственную Х-хромосому либо от отца, либо от матери (рис. 4, в). Оказалось, что пациенты с Х-хромосомой, полученной от отца, имеют существенно меньше аномалий в социальном поведении, они менее подвержены аутизму - уходу в себя, неспособности контактировать с внешним миром. Несомненно велико влияние окружения и приобретенных навыков обучения, однако проведенный статистический анализ указывает на генетическую природу выявленных различий. Природа (отцовская или материнская) Х-хромосомы таких больных устанавливается методами молекулярного анализа, выявляющими тонкие различия в структуре ДНК у людей [9]. Этот метод анализа теперь используется в криминалистике при установлении личности по остаткам ткани, крови, спермы. Сопоставление результатов психологических тестов с материнским или отцовским происхождением Х-хромосомы у больных с синдромом Тернера позволило заключить, что в Х-хромосоме человека расположен ген, подвергающийся родительскому импринтингу и определяющий особенности поведения и уровень интеллекта.

Похожие статьи




Метилирование и инактивация. X-хромосомы млекопитающих - Регуляция активности генов, обусловленная химической модификацией (метилированием) ДНК

Предыдущая | Следующая