5.Гетерохромосоми і дозова компенсація

Гетерохромосоми дуже відрізняються за розмірами, інколи Y – хромосома дуже маленька (крайній випадок – відсутність Y – хромосом).

У людини Y – хромосома – найменша в геномі людини ( займає ~ 1,6% гаплоїдного генома) акроцентрична хромосома, більше половини якої займає гегерохроматиновий блок у дистальній ділянці довгого плеча, який може значно варіювати у різних особин.

Основна біологічна функція Y – хромосом – визначення чоловічої статі, за що відповідає лише один ген – SRY ( sex-determining region Y), який регулюює транскрипцію аутосомних генів, що визначають розвиток сім’яників.

На Y-хромосомі на сьогодні виявлено 18 унікальних і 9 багатокопійних генів. Багато генів Y – хромосоми (~50%) мають гомологи на Х – хромосомі. такі гени називають умовно зчепленими зі статтю. Це переважно гени так званого “домашнього господарства”, які забезпечують нормальну життєдіяльність клітини. Інші гени Y – хромосоми не мають гомологів на Х – хромосомі. Такі гени називають голандричними, вони повністю зчеплені зі статтю і успадковуються суворо по чоловічій лінії. Серед них гени, які визначають один тип іхтиозу, синдактилію, чоловічу безплідність та інші.

На Х - хромосомі людини локалізовано більше 100 генів, переважна більшість яких не має гомологів на Y – хромосомі. Ці гени знаходяться у чоловіків у гемізиготному стані, вони виявляються фенотипово незалежно від того, домінантний чи рецесивний алель гена несе єдина Х – хромосома. Ці гени називають повністю зчепленими зі статтю. до них належать гени, що визначають такі спадкові хвороби як гемофілію, дальтонізм, цукровий діабет. Саме особливості успадкування цих генів дозволило картувати їх у Х – хромосомах.

Гени Y – хромосом з наявністю і відсутністю гомології на Х – хромосомі розташовані випадковим чином, що свідчить про складні перебудови Y – хромосом в ході еволюції за рахунок подвоєння матеріалу, вставок від Х- хромосом і аутосом, втрати певних ділянок хромосом.

Необхідно відмітити, що Y – хромосома, за винятком двох невеликих псевдоаутосомних ділянок на дистальних кінцях обох плеч не вступає у кросинговер з Х- хромосомою під час мейозу і не піддається рекомбінації. Таким чином, генетична мінливість нерекомбінантної частини Y – хромосом визначається лише мутаційним процесом.

Незважаючи на те, що у більшості видів клітин жіночої статі мають дві Х-хромосоми, а чоловічої - лише одну, рівень експресії зчеплених у Х- хромосомі генів у самців і самок майже однакові. Це означає наявність генетичного механізму компенсації дози генів.

У Dr. melanogаster сигнал, що виникає у відповідь на співвідношення Х-хромосом до аутосом, є відповідальним за дозову компенсацію, яка здійснюється шляхом інтенсифікації транскрипції з генів єдиної Х – хромосом клітин самця. Гени Х – хромосом самки функціонують менш активно, внаслідок чого рівень експресії зчеплених з Х-хромосомою генів у самок і самців вирівнюється.

У плацентарних ссавців (миша, кішка, людини) дозова компенсація здійснюється іншим шляхом, а саме – за рахунок інактивації (гетерохро-матизації, лайонізації) однієї з двох Х – хромосом. Завдяки цьому інактивовані Х – хромосоми представлена у вигляді тілець Барра.

В нормі у жінок присутнє одне тільце Бара, у чоловіків - немає жодного. Відхилення від норми свідчить про хромосоине хворобу. повязану із надлишком або нестачею статевих хромосом. Визначення тілець Бара використовують у медичній генетиці для виявлення хромосомних хвороб.

Х-хромосома інактивується у жінок в ранньому онтогенезі, причому ця інактивація відбувається випадковим чином у різних клітинах. саме цим пояснюється наявність жінок. які є дальтоніками за одним оком, а також наявніст жінок-однояйцевих близнючок, із яких одна – дальтонік. а інша має однаковий зір.

До інших прикладів належать плямисте забарвленя шерсті кішок – “каліко”, альбінізм мишей за одним оком.