Cromozomul X - X chromosome

Cromozomul X uman
Cromozomul X uman (după G-banding )
Cromozomul X în cariograma masculină umană
Caracteristici
Lungime ( bp )	156.040.895 bp ( GRCh38 )
Numărul de gene	804 ( CCDS )
Tip	Alosom
Poziția centromerului	Submetacentric (61,0 Mbp)
Lista completă de gene
CCDS	Lista genelor
HGNC	Lista genelor
UniProt	Lista genelor
NCBI	Lista genelor
Vizualizatori externi de hărți
Ensemble	Cromozomul X
Entrez	Cromozomul X
NCBI	Cromozomul X
UCSC	Cromozomul X
Secvențe complete de ADN
RefSeq	NC_000023 ( FASTA )
GenBank	CM000685 ( FASTA )

Cromozomul X este unul dintre cei doi care determină sexul cromozomi ( allosomes ) in multe organisme, inclusiv mamifere (celălalt este cromozomul Y ), și se găsește atât la bărbați cât și la femei. Este o parte a sistemului de determinare a sexului XY și a sistemului de determinare a sexului X0 . Cromozomul X a fost numit pentru proprietățile sale unice de către primii cercetători, care au dus la denumirea omologului său cromozom Y, pentru următoarea literă din alfabet, în urma descoperirii sale ulterioare.

Descoperire

S-a observat pentru prima dată că cromozomul X era special în 1890 de Hermann Henking la Leipzig. Henking studia testiculele Pyrrhocoris și a observat că un cromozom nu a luat parte la meioză . Cromozomii sunt numiți astfel datorită capacității lor de a prelua colorarea ( chroma în greacă înseamnă culoare ). Deși cromozomul X ar putea fi colorat la fel de bine ca și celelalte, Henking nu era sigur dacă era vorba de o clasă diferită de obiect și, în consecință, l-a numit element X , care a devenit ulterior cromozom X după ce s-a stabilit că este într-adevăr un cromozom.

Ideea că cromozomul X a fost numit după asemănarea sa cu litera „X” este greșită. Toți cromozomii apar în mod normal ca o pată amorfă la microscop și iau o formă bine definită numai în timpul mitozei. Această formă este vag în formă de X pentru toți cromozomii. Este în întregime întâmplător faptul că cromozomul Y, în timpul mitozei , are două ramuri foarte scurte care pot părea îmbinate la microscop și pot apărea ca descendentul unei forme Y.

S-a sugerat pentru prima dată că cromozomul X a fost implicat în determinarea sexului de Clarence Erwin McClung în 1901. După ce a comparat munca sa asupra lăcustelor cu Henking și alții, McClung a remarcat că doar jumătate din spermatozoizi au primit un cromozom X. El a numit acest cromozom un cromozom accesoriu și a insistat (corect) că este un cromozom adecvat și a teoretizat (incorect) că este cromozomul care determină bărbații.

Model de moștenire

Numărul de strămoși posibili pe linia de moștenire a cromozomului X la o generație ancestrală dată urmează secvența Fibonacci. (După Hutchison, L. „Creșterea arborelui genealogic: puterea ADN-ului în reconstituirea relațiilor familiale”.)

Luke Hutchison a observat că un număr de strămoși posibili pe linia de moștenire a cromozomului X la o generație ancestrală dată urmează secvența Fibonacci . Un individ masculin are un cromozom X pe care l-a primit de la mama sa și un cromozom Y pe care l-a primit de la tatăl său. Bărbatul este considerat „originea” propriului său cromozom X ( ), iar la generația părinților săi, cromozomul său X a venit de la un singur părinte ( ). Mama bărbatului a primit un cromozom X de la mama ei (bunica maternă a fiului) și unul de la tatăl ei (bunicul matern al fiului), așa că doi bunici au contribuit la cromozomul X al descendentului masculin ( ). Bunicul matern a primit cromozomul X de la mama sa, iar bunica maternă a primit cromozomii X de la ambii părinți, așa că trei străbunicii au contribuit la cromozomul X al descendentului masculin ( ). Cinci stră-străbunicii au contribuit la cromozomul X al descendentului masculin ( ), etc. mai multe linii ale genealogiei, până când în cele din urmă apare un fondator al populației pe toate liniile genealogiei.) ${\ displaystyle F_ {1} = 1}$${\ displaystyle F_ {2} = 1}$${\ displaystyle F_ {3} = 2}$${\ displaystyle F_ {4} = 3}$${\ displaystyle F_ {5} = 5}$

Oamenii

Funcţie

Nucleul unei celule de lichid amniotic feminin. Sus: ambele teritorii ale cromozomului X sunt detectate de FISH . Afișat este o singură secțiune optică realizată cu un microscop confocal . Partea de jos: Același nucleu colorat cu DAPI și înregistrat cu o cameră CCD . Corpul Barr este indicat de săgeată, identifică X-ul inactiv (Xi).

Cromozomul X la om se întinde pe mai mult de 153 milioane de perechi de baze (materialul de construcție al ADN-ului ). Reprezintă aproximativ 800 de gene care codifică proteinele, comparativ cu cromozomul Y care conține aproximativ 70 de gene, din totalul de 20.000-25.000 de gene din genomul uman. Fiecare persoană are de obicei o pereche de cromozomi sexuali în fiecare celulă. Femelele au de obicei doi cromozomi X, in timp ce barbatii au de obicei un X si un cromozom Y . Atât bărbații, cât și femelele păstrează unul dintre cromozomii mamei X, iar femelele își păstrează al doilea cromozom X de la tatăl lor. Din moment ce tatăl își păstrează cromozomul X de la mama sa, o femeie umană are un cromozom X de la bunica ei paternă (partea tatălui) și un cromozom X de la mama ei. Acest model de moștenire urmează numerele Fibonacci la o anumită adâncime ancestrală.

Tulburări genetice care sunt datorate mutatii in gene de pe cromozomul X sunt descrise ca X legat . Dacă cromozomul X are o genă de boală genetică, aceasta provoacă întotdeauna boală la pacienții de sex masculin, deoarece bărbații au un singur cromozom X și, prin urmare, doar o copie a fiecărei gene. Femelele, în schimb, pot rămâne sănătoase și pot fi purtătoare doar de boli genetice, deoarece au un alt cromozom X și posibilitatea de a avea copii genetice sănătoase. De exemplu, hemofilia și orbirea de culoare roșu-verde se desfășoară în familie în acest fel.

Cromozomul X poartă sute de gene, dar puține, dacă există, dintre acestea au legătură directă cu determinarea sexului. La începutul dezvoltării embrionare la femele, unul dintre cei doi cromozomi X este permanent inactivat în aproape toate celulele somatice (alte celule decât celulele ovulei și spermatozoizilor ). Acest fenomen se numește X-inactivare sau Lyonizare și creează un corp Barr . Dacă inactivarea X în celula somatică ar însemna o de-funcționalizare completă a unuia dintre cromozomii X, s-ar asigura că femelele, ca și masculii, au o singură copie funcțională a cromozomului X în fiecare celulă somatică. Acest lucru se presupunea anterior a fi cazul. Cu toate acestea, cercetări recente sugerează că corpul Barr poate fi mai activ biologic decât se presupunea anterior.

Inactivarea parțială a cromozomului X se datorează heterocromatinei represive care compactează ADN-ul și împiedică exprimarea majorității genelor. Compactarea heterocromatinei este reglementată de Polycomb Repressive Complex 2 ( PRC2 ).

Genele

Numărul de gene

Următoarele sunt câteva dintre estimările numărului de gene ale cromozomului X uman. Deoarece cercetătorii folosesc abordări diferite pentru adnotarea genomului, predicțiile lor privind numărul de gene de pe fiecare cromozom variază (pentru detalii tehnice, a se vedea predicția genelor ). Printre diverse proiecte, proiectul de colaborare de codificare a secvenței de codificare ( CCDS ) are o strategie extrem de conservatoare. Deci, predicția numărului de gene al CCDS reprezintă o limită inferioară a numărului total de gene care codifică proteinele umane.

Lista genelor

Următoarea este o listă parțială a genelor de pe cromozomul uman X. Pentru lista completă, consultați linkul din infoboxul din dreapta.

Structura

Este teoretizat de Ross și colab. 2005 și Ohno 1967 că cromozomul X este cel puțin parțial derivat din genomul autosomal (fără legătură cu sexul) al altor mamifere, evidențiat din aliniamentele secvenței genomice interspecii.

Cromozomul X este considerabil mai mare și are o regiune de euchromatină mai activă decât omologul său al cromozomului Y. Compararea ulterioară a X și Y dezvăluie regiuni de omologie între cele două. Cu toate acestea, regiunea corespunzătoare din Y apare mult mai scurtă și nu are regiuni care sunt conservate în X în întreaga specie de primate, ceea ce implică o degenerare genetică pentru Y în acea regiune. Deoarece masculii au un singur cromozom X, este mai probabil să aibă o boală legată de cromozomul X.

Se estimează că aproximativ 10% din genele codificate de cromozomul X sunt asociate cu o familie de gene „CT”, denumite astfel deoarece codifică markerii găsiți atât în ​​celulele tumorale (la pacienții cu cancer), cât și în testiculul uman. (la pacienții sănătoși).

Rolul în boală

Anomalii numerice

Sindromul Klinefelter :

• Sindromul Klinefelter este cauzat de prezența uneia sau mai multor copii suplimentare ale cromozomului X în celulele unui bărbat. Materialul genetic suplimentar din cromozomul X interferează cu dezvoltarea sexuală masculină, împiedicând testiculele să funcționeze normal și reducând nivelurile de testosteron .
• Bărbații cu sindrom Klinefelter au de obicei o copie suplimentară a cromozomului X în fiecare celulă, pentru un total de doi cromozomi X și un cromozom Y (47, XXY). Este mai puțin frecvent ca bărbații afectați să aibă doi sau trei cromozomi X suplimentari (48, XXXY sau 49, XXXXY) sau copii suplimentare ale ambelor cromozomi X și Y (48, XXYY) în fiecare celulă. Materialul genetic suplimentar poate duce la statură înaltă, dizabilități de învățare și citire și alte probleme medicale. Fiecare cromozom X suplimentar scade IQ - ul copilului cu aproximativ 15 puncte, ceea ce înseamnă că IQ mediu în sindromul Klinefelter este în general în intervalul normal, deși sub medie. Când cromozomii X și / sau Y suplimentari sunt prezenți în 48, XXXY, 48, XXYY sau 49, XXXXY, întârzierile de dezvoltare și dificultățile cognitive pot fi mai severe și poate fi prezentă o dizabilitate intelectuală ușoară .
• Sindromul Klinefelter poate rezulta și dintr-un cromozom X suplimentar doar în unele dintre celulele corpului. Aceste cazuri se numesc mozaic 46, XY / 47, XXY.

Sindromul Triple X (numit și 47, XXX sau trisomia X):

• Acest sindrom rezultă dintr-o copie suplimentară a cromozomului X din fiecare dintre celulele unei femei. Femelele cu trisomie X au trei cromozomi X, pentru un total de 47 de cromozomi pe celulă. IQ-ul mediu al femeilor cu acest sindrom este de 90, în timp ce IQ-ul mediu al fraților neafectați este de 100. Statura lor este în medie mai înaltă decât femeile normale. Sunt fertili și copiii lor nu moștenesc afecțiunea.
• Au fost identificate femele cu mai multe copii suplimentare ale cromozomului X (48, sindromul XXXX sau 49, sindromul XXXXX ), dar aceste condiții sunt rare.

Sindromul Turner :

• Acest lucru rezultă atunci când fiecare dintre celulele unei femei are un cromozom X normal și celălalt cromozom sexual lipsește sau se modifică. Materialul genetic lipsit afectează dezvoltarea și provoacă caracteristicile afecțiunii, inclusiv statura scurtă și infertilitatea.
• Aproximativ jumătate dintre persoanele cu sindrom Turner au monozomie X (45, X), ceea ce înseamnă că fiecare celulă din corpul unei femei are o singură copie a cromozomului X în loc de cele două exemplare obișnuite. Sindromul Turner poate apărea, de asemenea, dacă unul dintre cromozomii sexuali lipsește parțial sau se rearanjează, mai degrabă decât lipsește complet. Unele femei cu sindrom Turner au o schimbare cromozomială în doar unele dintre celulele lor. Aceste cazuri se numesc mozaicuri ale sindromului Turner (45, X / 46, XX).

Tulburări recesive legate de X.

Legătura sexuală a fost descoperită pentru prima dată la insecte, de exemplu, descoperirea TH Morgan din 1910 a modelului de moștenire a mutației ochilor albi la Drosophila melanogaster . Astfel de descoperiri au ajutat la explicarea tulburărilor legate de x la om, de exemplu, hemofilia A și B, adrenoleucodistrofia și orbirea de culoare roșu-verde .

Alte tulburări

Sindromul masculin XX este o tulburare rară, în care regiunea SRY a cromozomului Y s-a recombinat pentru a fi localizată pe unul dintre cromozomii X. Ca rezultat, combinația XX după fertilizare are același efect ca o combinație XY, rezultând un mascul. Cu toate acestea, celelalte gene ale cromozomului X provoacă și feminizarea.

Distrofia endotelială a corneei legată de X este o boală extrem de rară a corneei asociată cu regiunea Xq25. Distrofia corneei epiteliale Lisch este asociată cu Xp22.3.

Megalocornea 1 este asociată cu Xq21.3-q22

Adrenoleucodistrofia , o tulburare rară și fatală care este purtată de mamă pe celula x. Afectează numai băieții cu vârste cuprinse între 5 și 10 ani și distruge celula de protecție care înconjoară nervii, mielina , din creier. Femeia purtătoare nu prezintă cu greu niciun simptom, deoarece femelele au o copie a celulei x. Această tulburare face ca un băiat odată sănătos să piardă toate abilitățile de a merge, de a vorbi, de a vedea, de a auzi și chiar de a înghiți. În termen de 2 ani de la diagnostic, majoritatea băieților cu adrenoleucodistrofie mor.

Rol în abilitățile și inteligența mentală

Cromozomul X a jucat un rol crucial în dezvoltarea caracteristicilor selectate sexual de peste 300 de milioane de ani. În acest timp a acumulat un număr disproporționat de gene preocupate de funcțiile mentale. Din motive care nu sunt încă înțelese, există o proporție excesivă de gene pe cromozomul X care sunt asociate cu dezvoltarea inteligenței, fără legături evidente cu alte funcții biologice semnificative. Cu alte cuvinte, o proporție semnificativă de gene asociate cu inteligența este transmisă descendenților masculi din partea maternă și descendenților feminini din ambele părți / materne și paterne. A existat, de asemenea, interes în posibilitatea ca haploinsuficiența pentru una sau mai multe gene legate de X să aibă un impact specific asupra dezvoltării amigdalei și a conexiunilor sale cu centrele corticale implicate în procesarea social-cognitivă sau „creierul social”.

Banda citogenetica

Ideogramele cu bandă G ale cromozomului X uman

Ideograma cu bandă G a cromozomului X uman la rezoluție 850 bphs. Lungimea benzii din această diagramă este proporțională cu lungimea perechii de baze. Acest tip de ideogramă este utilizat în general în browserele de genom (de exemplu Ensembl , UCSC Genome Browser ).

Modele de bandă G ale cromozomului X uman în trei rezoluții diferite (400, 550 și 850). Lungimea benzii din această diagramă se bazează pe ideogramele din ISCN (2013). Acest tip de ideogramă reprezintă lungimea reală a benzii relative observată la microscop în diferitele momente din timpul procesului mitotic .

Cercetare

În martie 2020, cercetătorii au raportat că analiza lor susține ipoteza X nepăzită: conform acestei ipoteze, un motiv pentru care durata medie de viață a bărbaților nu este la fel de lungă ca cea a femeilor - cu 18% în medie, conform studiului - este că au un cromozom Y care nu poate proteja un individ de gene dăunătoare exprimate pe cromozomul X, în timp ce un cromozom X duplicat, prezent în organismele feminine, poate asigura că genele dăunătoare nu sunt exprimate .

În iulie 2020, oamenii de știință au raportat prima asamblare completă și fără goluri a unui cromozom X uman .

Vezi si

• Lista markerilor X-STR
• Legătură sexuală
• X-inactivare
• Regiunea pseudoautozomală
• Cromozomul Y

Referințe

• Versiunile anterioare ale acestui articol conțin materiale de la Biblioteca Națională de Medicină ( https://web.archive.org/web/20081122151614/http://www.nlm.nih.gov/copyright.html ), o parte a National Institutes of Health (SUA), care, în calitate de publicație guvernamentală SUA, se află în domeniul public.

linkuri externe

• Institute Naționale de Sănătate. „Cromozomul X” . Referință la casă genetică . Adus 06.05.2017 .
• „Cromozomul X” . Arhiva informațiilor despre proiectul genomului uman 1990–2003 . Adus 06.05.2017 .