X染色体的去激活

✍ dations ◷ 2025-07-26 17:22:38 #X染色体的去激活
X染色体去激活,又称X染色体失活或里昂化,是指雌性哺乳类细胞中两条X染色体的其中之一失去活性的现象。X染色体会被包装成异染色质,进而因功能受抑制而沉默化。里昂化可使雌性不会因为拥有两个X染色体而产生两倍的基因产物,因此可以像雄性般只表现一个X染色体上的基因。对胎盘类,如老鼠与人类而言,所要去激活的X染色体是以随机方式选出;对于有袋类而言,则只有源自父系的X染色体才会去激活。大野干团队在1959年所发表的研究结果显示,哺乳类体内有两种不同的X染色体,一种相似于一般的常染色体;另一种则以浓缩化且异染色质化的型式存在。而玛莉·里昂,也在1961年提出一项假说,认为有些异型合子的雌性老鼠之所以会有斑驳的毛色,是因为其中一个X染色体失去了活性,且毛色基因就位在此染色体上。此“里昂假说”同时也说明了为何雌性细胞内的其中一条X染色体是以浓缩型式存在,以及为何只有一条X染色体的雌性仍然拥有正常的生殖能力。另一方面,恩斯特·比尤特勒团队以异型合子女性研究G6PD缺乏症(蚕豆症)时,也发现正常与不正常的两种红细胞,发表于1962年。所有老鼠细胞中的父系X染色体,都会在胚胎发育早期过程中的双细胞到四细胞阶段,经历因印记而失去活性的过程。其中属于胚外组织(extraembryonic tissue,未来的胎盘)中的X染色体,将会持续保留此失活状态,因此在此部位只有母系X染色体具有活性。而属于内细胞团(inner cell mass,未来的胚胎)的X染色体,将会在囊胚(blastocyst)时期再度恢复活性,此时这些部位内的两条染色体皆有作用。之后两条染色体的其中之一,将会独立且随机地失去活性,而且包括此细胞后代的X染色体在内,其活性将再也不会恢复。因此,当雌性拥有异型合子性联基因时,将会依据每个细胞保留活性染色体的不同,而产生不同性状同时存在于同一个体上的“镶嵌”(mosaic)现象,母三色猫的毛色为其中的例子。人类的第八号凝血因子的基因位于X染色体上,因此如果男性携带致病基因必然导致血友病;而女性两条X染色体如果携带致病基因与不携带致病基因的各占一条,那么她的一部分肝细胞不能合成第八号凝血因子,其他肝细胞能够合成第八号凝血因子,所以她不会发病。无汗症也是受X染色体基因控制,因此携带此基因的女性会非常明显地表现出部分皮肤无汗,其他皮肤有正常排汗功能的“镶嵌”现象。雌性生殖细胞中失活的X染色体则会恢复活性,因此卵子中的两条X染色体皆有活性。正常的雌性拥有两条X染色体,且在任何细胞中都会有一条保有活性,标记作Xa;另一条则失活,标记作Xi。研究显示即使是多于两条X染色体的细胞中,也只有一条染色体是Xa,其他将一律失去活性。此现象显示去激活才是预设状态,且只有一个X染色体会被选出成为具活性者。目前的假说认为,常染色体上有某个基因会制造出“阻碍因子”(blocking factor)来与X染色体结合,进而防止此染色体失去活性。而且阻碍因子能力有限,当此因子与某个X染色体结合之后,剩下其他的染色体将不受保护。由于含有多条X染色体的细胞中只会有一条Xa;而且在常染色体数目为正常状况两倍的细胞中,也将会有两条保留活性的X染色体。使得上述模型获得支持。X染色体上存在一种称为X去激活中心(X inactivation center,XIC)的序列,可调控X染色体的沉默化,是阻碍因子可能的结合位置。这些XIC序列是造成X染色体去激活的充要条件。当X染色体上含有XIC的部位与常染色体发生染色体易位时,将造成常染色体的去激活,同时失去XIC的X染色体将保留活性。XIC序列上含有两个非翻译RNA基因,分别是Xist与Tsix,此两者参与了去激活作用。此外,XIC上含有一些结合位置,分别可供一些已知和未知调控蛋白(regulatory protein)结合。Xist基因会转录出RNA分子,且此RNA将不会翻译成蛋白质,Xist是X去激活的主要影响因子,失活的X染色体外围会被XistRNA包覆,而Xa则没有这种现象。Xist是唯一会由Xi表现的基因,缺乏Xist基因的X染色体将无法去激活。而若以人工方式将Xist基因表达于其他染色体,将导致此染色体的沉默化。在去激活作用发生以前,每条X染色体上的Xist基因都会有微弱表现。而在去激活过程中,Xa将会中止Xist的表现,同时Xi则会增强,使RNA产物增加。XistRNA会从XIC位置开始,逐渐将Xi包覆起来,而且这些XistRNA并不会作用到Xa上。Xi被RNA包覆过后不久就会发生基因沉默现象。Tsix基因同样也会转录出一条无蛋白质产物的RNA分子。Tsix基因是Xist基因的反义序列,也就是说,两者实际上是来自同一段DNA上互补的两股,而他们的产物RNA也因此具有互补性。这使Tsix成为Xist的负向调节因子,使没有表现Tsix的X染色体比较容易被去激活。Tsix在去激活作用发生以前,同样会在每条染色体上微弱表现。当X去激活启动之后,Xi将会中止表现TsixRNA;相较之下,Xa上的Tsix将会继续表现大约几天的时间。Xi将不会表现其大多数的基因,原因在于Xi成为了受抑制的异染色质,其外围被包覆起来以防止大部分基因的表现,这种过程称为沉默作用(silencing)。包覆成异染色质的染色体Xi,比起如Xa般的真染色质具有较高的浓缩程度。失活的X染色体会在细胞核内形成一种构造上不连续的巴尔氏体。这些构造主要分布于细胞核的边缘地带,在细胞周期中将会较晚进行复制。与Xa相较之下,Xi受到了高度DNA甲基化与组蛋白H3离氨酸-9甲基化;以及低度的组蛋白乙酰化(histone acetylation)与H3离氨酸-4[甲基化。这些作用皆与基因沉默作用有关。此外,有一种称为macroH2A的变形组蛋白只会出现在Xi中的核小体,而不会在一般的染色体上。即使遭受去激活的作用,Xi上除了Xist基因已外,还是有一些其他基因可以表现。这些维持作用的基因通常是以丛集方式存在,在老鼠体内只占有少量,在人类体内则占有约25%。许多得以在Xi上表现的基因,皆是一些同样表现于Y染色体的基因。这些可表现的区域称作假常染色体区(pseudoautosomal region),其中含有的基因不论是在哪一个性别,皆与常染色体一样两两成对,而不是像一般性染色体基因一样单独存在。假常染色体区不受一般作用于Xi上的修饰过程,也只有较低量的Xist表现。由于这些区域中的基因可维持两倍表现,因此雌性不会因为Xi的失活而必须进行剂量补偿(dosage compensation)。此外,某些基因可在Xi维持表现的现象,解释了为何X染色体数量异常会造成健康上的缺陷。

相关

  • 先天性免疫系统先天免疫系统(英语:Innate immunity)又称为非特异性免疫、固有免疫、非专一性防御,包括一系列的细胞及相关机制,可以以非特异性的方式抵御外来感染。先天免疫系统的细胞会非特异
  • 阿基米德阿基米德(希腊语:´Αρχιμήδης;前287年-前212年),希腊化时代的数学家、物理学家、发明家、工程师、天文学家。出生于西西里岛的锡拉库扎,据说他在亚历山大求学时期,发明了阿
  • AIMAIM(美国在线即时通信、AOL即时通)是一个由AOL出版以广告收入来支持的个人即时通信软件。由AOL发布于1997年5月,使用OSCAR立即传讯协议和TOC协议。 于2017年12月15日停止服务。
  • 被动运输被动运输(英文:Passive transport)指的是生物化学物质的运动或其他原子或分子穿过细胞膜。不像主动运输,该过程不需要化学能,这是因为顺浓度梯度的跨膜转运总是伴随着系统熵增
  • 社会神经科学异常心理学 行为遗传学 生物心理学 心理药物学 认知心理学 比较心理学 跨文化心理学 文化心理学 差异心理学(英语:Differential psychology) 发展心理学 演化心理学 实验心理学
  • 醛缩酶醛缩酶(英语:aldolase)是一种可以裂解羟醛的酶。包括类型:Tolan Laboratory at Boston UniversityEC 1.1/2/3/4/5/6/7/8/9/10/11/12/13/14/15/16/17/18/19/20/21/22  · 2.1/2
  • 介质介质或Medium可以指:
  • 4f14 5d10 6s2 6p32, 8, 18, 32, 18, 5蒸气压第一:703 kJ·mol−1 第二:1610 kJ·mol−1 第三:2466 kJ·mol−1 (主条目:铋的同位素铋(Bismuth)是一种元素,化学符号是Bi,原子序是83
  • 菲涅耳衍射在光学里,菲涅耳衍射(Fresnel diffraction)指的是光波在近场区域的衍射。菲涅耳衍射积分式可以用来计算光波在近场区域的传播,因法国物理学者奥古斯丁·菲涅耳而命名,是基尔霍夫
  • 轮形动物见内文轮形动物门(学名:Rotifera),又称轮虫动物门,是动物界的一个门。是主要生活在淡水中的小型动物,约有1800种左右。轮形动物在假体腔动物中是相当繁盛的一类。身体短圆,有明亮的