Фогель, Мотульски - Генетика человека - 1 (947311), страница 30
Текст из файла (страница 30)
2. Хромосомы человека 1Ой Доказательство инактиеаиии Х-хромоеолзы по данным генетики ббР0 у человека. Окраска шерсти у мыши, контролируемая Х-сцепленными генами, или точечная окраска злазного дна при Х-сцепленном альбннизме у человека представляют собой фенотипические признаки, отдаленные от первичного действия гена многими этапами дифференцировки, следовательно, трактовка происхождения таких фенотипов неоднозначна. Эти наблюдения могут служить основой для гипотезы об Х-ннактивации, но их недостаточно для ее доказательства.
Критическая проверка такой гипотезы подразумевает использование более простых и менее многозначных ситуапий. Хорошей экспериментальной моделью являются Х-сцепленные гены, первичные эффекты которых можно обнаружить уже на уровне белка. Первым Х-сцепленным покусом, для которого такой анализ стал возможным, оказался ген О6Р(У. Действительно, Бейтлер (1962, !964) [302, 3033 независимо от Лайон разработал козпгепцию инактивапии Х-хромосомы, исходя из анализа вариантов О6РП у человека.
Несмотря на то что женщины имеют две, а мужчины-только одну копию гена О6РП, средний уровень активности этого фермента одинаков у обоих полов, так же как и у индивидов с дополнительными Х-хромосомами (ХХХ, ХХУ). Следовательно, должен девствовать механизм дозовой компенсации. Если женщина гетерозиготна по электрофоретическим вариантам О6РП, то гипотеза случайной инактивации предсказывает, что в одйнх клетках будет активна Х-хромосома с нормальным аллелем, а в других .с мутанзным. Отсюда следует, что данная отдельная клетка способна экспрессировать только один из двух вариантов фермента. Такой мозаипизм действительно был обнаружен Бейтлером в эритроцитах при помощи остроумного, но непрямого метода (304].
Позже этот феномен был подтвержден многими авторами и различными методами !358, 4243. Один из подходов использует клонирование фибробластов в культуре. В африканской популяции ген 66Р(д полиморфен и представден двумя частыми аллелямн 6е(А и б4В,В отдельных клонированных фйбробластах негритянки, гете- Рве. 2.73. Глазное лно 6 лсзней дочери мужчины с Х.слепленным злпзныы пльгзинизмом. Распре- деление пи~ мсн~ировяиныз пятен у мой ~е1сро- зи~озы явно неслучайное (83 рознз огней по э~им аллелям, обнаружены либо Ог(А, либо ОВВ варианты (рнс.
2.74), но не оба вместе. Прн обследовании другой женшины, зегерозиг отпой по згедосз'агочности Обр(У, обнаружили аналоз ичное 'явление: в одйих клонах активность фермента была нормальной, а в других -очень низкой. Еше одно доказательство теории Х-инактнвапни получено при изучении лейомиомы матки у женшины, гетерозиготной по вариантам А и В О6РР. В опухолевой ткани неизменно обнаруживали только один из двух мутанзных типов. в то время как в нормальной ткани матки обнаружены оба типа. Этн явления возможны только при наличии трех условий. 1, Активен только олин аллель. 2, Опухоль начиналась с единственной клетки, т.е. она представляет собой клон единичной клетки. 3.
Индивидуальные Х-хромосомы остаются либо активными, либо неактивными в течение всего периода роста опухоли. Эти данные подтверждают не только гипотезу Лайон. ио и концепцию моноклонального происхождения опухолей. Эксперименты с отдельными клетками были прове- 106 2. Хромосомы человека ыаЮЮ Ю ЮЮ ЮЮ Начало 3 4 б 6 7 8 9 Клонял ьные культуры 1 2 Исходная клеточная культура 1"'е 2 74 Злектрофоретнческое разделение Г>6РСЭ яз разрушенных ультразвуком клеток культуры ткани гетерозиготной женщины с генотипом ОЙАВ. Обнаружено дяа компонента дены и в отношении Х-сцепленных аномалий ферментов, например в отношении недостаточное~и по сипоксантин-гуанин— фосфорибозилзрансферазе (НРКТ). И в этом случае феномен случайной инактивации Х-хромосомы был подтвержден.
Генетический дефект по НРВТ использовался в качестве модели для изучения механизмов действия гена у человека во многих аспектах, что подробнее будет обсуждаться в разд. 4.2.6. Особенно информативным оказалось обследование женшин, гетерозиготных одновременно по С>6РР и по другому Х-сцепленному ферменту, фосфог лицераткиназе (РОК) [303). Было изучено 56 отдельных клеточных клонов, в ЗЗ из них обнаружены фснотипы Ос)А и РОК-1, в то время как в 23 остальных Ос)В и РОК-2. Если бы инактивация этих двух локусов происходила независимо друг от друга, то следовало бы ожидать появления клонов с фенотипом Стс1А, РОК-2 или Ос1В, РОК-1. Другие нримеры и>>актива>у>с>с Х-хромос омьс у человека.
Инактивация Х-хромосомы у человека была продемонстрирована для многих Х-сцепленных признаков и с помощью разных методов. Особенно интересна демонстрация мозаицизма сетчатки при цветовой слепоте красно-зеленого типа Г>6Р1Э-Г>дА н Г>ЙВ. В клонах, происходящих нз единичных клегок, выявляется либо Г>бА, либо ОбВ, но не оба одновременно [93). [3091. Сетчатку женщины, гетерозиготной по цветовой слепоте, освещали узким пучком красного или зеленого света. При этом, как и ожидалось, были обнаружены пятна дефектного цветовосприятия, поскольку сетчатка имела мозаичное строение из нормальных и дефектных клонов.
Ангидротическая экзодермальная дисплазия является редким Х-сцепленным заболеванием. У пораженных мужчин нет зубов, потовых желез, имеется гипотрихоз, тогда как у гетерозиготных женшин выявляются участки кожи как нормальные, так и лишенные потовых желез [4701. При хроническом грануломатозе с нарушением функции лейкоцитов 130640) [714) бактерицидная активность гранулоцитов резко снижена: они нормально поглощают стафилококки, но не переваривают их. У гетерозиготных женшин имеются две популяции лейкоцитов-нормальная и аномальная [480, 5423.
При других Х-сцепленных заболеваниях также обнаружены явления, предсказываемые гипотезой Лайон [133). Клетки, в конюрых внюрая Х-хро,т>сома не инактивируетгя [424, 4261. Тельце Х-хроматина становится видимым примерно на 16-й день, на стадии бластоцисты, и вряд ли функциональная ииактивация Х-хромосомы происходит раньше. Если одна из Х- 2. Хромосомы человека З 07 хромосом с самого начала была неакгивной, го различия в фенотипах ззормально~ о мужчины (Хз') и больного с синдромом Клайнфельзера (ХХУ). а также нормальной женшины (ХХ) и больной с синдромом Тернера (ХО) нуждались бы в ином обьяснении. чем предполазаемая Лайон возможносзь действия генов Х-хромосом до инактивации. Р!меются доказательства того. что в оопишх. так же как и в сперматозоидах, Х-хромосома не инактивируется. У мыши фермент 1 !УН контролируешься аугосомным геном.
а О6РО, з'ак же, как и у человека, Х-сцепленным геном. В оплодотворенных ооцигах ХО была обнаружена сниженная наполовину (по сравнении> с ХХ-оопизами) активносгь О6РО. а активность ПЗН была одинаковой [345]. О|сутствие эффекта дозовой компенсации можно обьяснить золько исходя из предположения. чго в ХХ-ооцитах обе Х-хромосомы являются активными.
Одна из систем з руоп крови человека, система Х8, наследуется сцепленно с полом. Согласно предсказаниям гипотезы Лайои, следовало бы ожидать, что у гетерозиготных женшин имеются две популяции эритроцитов. в каждой из которых клетки несут ангиген, детерминированный той Х- хромосомой, коз орая оказалась активной в клетке-предшественнице данной цопуляции. Однако вскоре стало ясно, что это предсказание неверно, поскольку не было обнаружено двух разных популяций эритропитов. Дополнительно допускалась еше возможность того, что антиген Х8 образуется не самими эритроцитами, а привносигся их окружением, например сывороткой.
И это предположение было опровергнуто наблюдениями на химерных близнецах (разд. 3.8.3). Речь идет о женшинах, которые в дополнение к своим собственным эритроцитам получили стволовые клетки крови от их дизизотных близнецов во время эмбрионального развития. Одни эритроциты имели антиз сны О и Х8'Ч-, друз.ие были АВ и Х8' —. Если бы Х8 транспортировался из сыворотки, все клетки имели бы тип Хй- генетически «собственный» тип пробанда.
Эта загадка была раскрыта, когда установили, что локус Х8 расположен вблизи конца короткого плеча Х-хромо- сомы и что по крайней мере еще один покус. тесно сцепленный с Х8 фермента стероидсульфатазы, также не вовлекается в инактивацию. Иначе з оворя, дистальная часть короткого плеча Х-хромосомы человека не и~активируется [486, 4871. Активный район охватывает, по-видимому, сегменты Хр 22.!3 и Хр 22.3 [502). В отличие от всех остальных районов инактивированиой Х-хромосомы он реплицируется в ранней Я-фазе. Члю нрои<ходзап раньше, инактивация Х- :сро.иосомзя или образование Х-.хро.иатина? На первый вззляд представляется очевидным, что сначала Х-хромосома конденсируется с образованием Х-хроматина, а затем прекращаег функционировать. На самом деле ход собьпий скорее всего проз.ивоположный: сначала происходит инактивация, затем формируется Х-хроматин. Такой вывод следует из гого факта, что Х- хроматин никогда не обнаруживается одновременно во всех клетках.
Например, в клонированных культурах фибробластов примерно 30"«клеток не имеют Х-хрома- тина. Количество клеток с Х-хроматином зависит. по-видимому, от клеточного цикла. Измерения активности О6Р(3 в таких культурах показали, что функциональная инактивация была практически полной и озсутствовало какое-либо соответсзвие между активностью фермента и числом телец Х-хроматина в фибробластах от индивидов с различным числом Х-хромосом. Точный механизм инактивации является еще предметом исследований [357). Сутцествунзт ли генетические разянчия в латтернах Х-инаклзивацизз? Казтанах (1975) [32Ц описал у мыши Х-сцепленный ген, который контролирует инактивацию Х-хромосомы (Х сЬгопюзоше сои!го!1!пд е!ешепз, Хсе).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
