X Kromozomu İnaktivasyonu
Güncelleme tarihi: 3 Eki 2020
Elif Şenkuş – Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Moleküler Biyoloji ve Genetik
İnsanlar hem erkek hem kadında bulunan 22 çift otozomal ve 1 çift gonozomal olmak üzere toplam 46 kromozoma sahiptirler. Kadınlarda iki X kromozomu (XX), erkeklerde ise 1 X kromozomu bulunmaktadır. (XY).[1]
Memelilerde X kromozomu inaktivasyonu (XCI) dişilerdeki X kromozomlarından birinin inaktif edilmesi anlamına gelmektedir. Bu inaktivasyon sayesinde dişi ve erkeklerdeki gen ifadesi eşitlenerek dozaj telafisi yapılmış olur. Dozaj telafisi organizmanın farklı cinsiyetlerindeki gen ifadesinin eşitlenmesidir. X inaktivasyonu sayesinde hem erkek hem de dişide bir tane X aktif olarak faaliyet göstermiş olur. İnaktive edilmiş X kromozomuna barr cisimciği denir. Barr cisimciği X kromozomunun kısalıp sıkılaşması ile oluşur. X inaktivasyonu hücrelerin embriyonik gelişimi sırasında genelde rastgele gerçekleşen bir işlemdir. Fakat bu işlem her zaman rastgele gerçekleşmez.[1,5]
X inaktivasyonu, X kromozomu inaktivasyonu merkezi (Xic) olarak adlandırılan kompleks bir genetik lokus tarafından kontrol edilir. Xic içinde bulunan Xist geni de X inaktivasyonunda önemli bir rol oynar. Xist (X-inaktif spesifik transkript) geni protein kodlamaz fakat 17 kilobazlık (kb) işlevsel RNA molekülü üretir. Bu RNA’ya kodlanmayan uzun RNA da denmektedir. Xist RNA sadece hücrede en az iki X kromozom olduğunda ifade edilir. Tsix RNA, Xist geninin karşısındaki zıt yönünde transkript edilen kodlanmayan uzun RNAdır. Tsix ile Xist gen ifadesinde zıt bir ilişki vardır. Bir X üzerindeki Tsix transkripsiyonu azaldığında, Xist ifadesi artar ve X kromozomunun inaktivasyonuna neden olur. Xist geninden transkript edilen RNA tüm X kromozomunu kaplar ve inaktivasyon meydana gelir.[3-5]
X inaktivasyonu iki şekilde gerçekleşebillir.
1. Rastgele X inaktivasyonu
Rastgele X inaktivasyonunda maternal (anneden gelen) ve paternal (babadan gelen) X kromozomlarının inaktive edilme şansları eşittir. Dişi memelilerde her iki X de zigotun erken evrelerinde aktiftir. Embriyonik gelişimin ilerleyen evrelerinde X kromozomlarından biri susturulur. Bir hücre maternal X’i inaktif ederken başka bir hücre paternal X’i inaktif edebilir. Plesantalı memelilerde bu işlem rastgele gerçekleşir. [6]
2. Baskılı X İnaktivasyonu
Keseli memelilerde her zaman erkekten gelen X inaktif edilir. Örneğin keseli sıçanlarda ve kangurularda paternal X erken embriyonik evrede inaktif edilmektedir.[6]
Calico Kedilerinde X İnaktivasyonu
Kedilerde kürk pigmentasyonu geni X’e bağlı olarak kalıtılır. Maternal ya da paternal X kromozomunun aktifliğine bağlı olarak kürk rengi farklılık göstermektedir. Embriyonik gelişmenin belirli bir evresinde her dişi kedide iki X kromozomundan biri inaktive olduğunda sıkılaşıp kısalarak barr cisimciğini oluşturur. Böylece sadece bir allel aktif olur ve kendini fenotipte gösterir. Örneğin B allelini turuncu kürk rengi ve b allelini siyah kürk rengi olarak kabul edelim.[7]
XB Y genotipli erkek kedi turuncu renge,
Xb Y genotipli erkek kedi siyah renge,
XBXB genotipli dişi kedi turuncu renge,
XbXb genotipli dişi kedi siyah renge,
XB Xb genotipli dişi kedi turuncu-siyah yamalı bir renge sahip olmaktadır.
Eğer turuncu ya da siyah renkten biri baskın olsaydı heterozigot dişi kedilerde ya sadece siyah ya da sadece turuncu kürk rengi gözlemlememiz gerekirdi. Bu yamalı görüntü rastgele X inaktivasyonu sebebiyle oluşur. B alleli taşıyan X kromozomu inaktive edilmiş hücrelerden oluşan deri dokusu b allelini ifade ederek siyah renkli kürk oluşturur. b alleli taşıyan X kromozomu inaktive edilmiş hücrelerden oluşan deri dokusu B allelini ifade ederek turuncu renkli kürk oluşturur. Bu durum mozaik ifade olarak adlandırılmaktadır.[7]
Yamalı görünüme sahip calico kedileri her zaman dişidir diyebiliriz. Tabi ki bazı istisnalar olabilir. Örneğin, kedi klinefelter sendromuna sahip olduğu için iki X ve bir Y kromozomu taşıyorsa ve aynı zamanda farklı allellere de sahipse (XBXb Y) bu kedi erkek ve yamalı bir kürke sahip olmuş olur.[7]
X İnaktivasyonu ve Anöploidi
Anöploidi kromozom sayılarında oluşan anormallikleri ifade etmek için kullanılan bir terimdir. Çoğunlukla bir kromozomu kayıp ya da fazla kromozoma sahip gelişen fetüsler hayatta kalamaz ve anne karnında ölürler. Fakat nadir olsa da otozomal anöploidiler gerçekleşebilir. Örneğin 13, 18 ve 21. kromozomda gerçekleşen trizomilere sahip bireyler (Edward, Patau ve Down sendromu) doğuştan gelen fiziksel ve zihinsel anomalilere sahip bir şekilde doğarlar. X kromozomu anöploidileri ise nispeten daha tolere edilebilir anormalliklere sahiptir. En çok bilinenleri Turner sendromu (X0) ve Klinefelter sendromudur (XXY). X kromozomu anöploidilerinin daha kolay tolere edilmesinin sebebi X kromozomu inaktivasyonudur. Birden fazla bulunan X kromozomları susturulur ve bar cisimciği halini alır. Tüm dişi bireyler ne kadar fazla X bulundurursa bulunsun sadece bir tane aktif X’e sahiptirler.[9]
Referanslar
1. Brockdorff, N. ve Turner, B.M. (2015) Dosage Compensation in Mammals. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 7(3), a019406. doi: 10.1101/cshperspect.a019406
2. Şekil 1: Arthur Robinson, Prof. (t.y.) Barr Body. University of Colorado 14.08.2020 tarihinde https://www.britannica.com/science/Barr-body adresinden alınmıştır.
3. Panning, B. (2008) X-chromosome inactivation: the molecular basis of silencing. Journal of Biology, 7(8), 30. doi: 10.1186/jbiol95
4. Fang, H., Disteche, C.M., ve Berletch, J.B. (2019) X Inactivation and Escape: Epigenetic and Structural Features. Frontiers in Cell and Developmental Biology 7, 209 doi: 10.3389/fcell.2019.00219
5. Avner, P. Ve Heard, E. (2001) X-chromosome inactivation: counting, choice and initiation. Nature Reviews Genetics 2, 59-67
6. Janice Y. Ahn ve J. T. Lee, Ph.D (2008) X Chromosome: X Inactivation
14.08.2020 tarihinde https://www.nature.com/scitable/topicpage/x-chromosome-x-inactivation-323/ adresinden erişildi.
7. Dana M. Kremples, Ph.D. (t.y.) The Genetics of Calico Cats. University of Miami
15.08.2020 tarihinde http://www.bio.miami.edu/dana/dox/calico.html adresinden erişildi.
8. Şekil 2: Dana M. Kremples, Ph.D. (t.y.) The Genetics of Calico Cats. Univesity of Miami 15.08.2020 tarihinde http://www.bio.miami.edu/dana/pix/calico_overview.jpg adresinden alınmıştır.
9. Sun, B.K. ve Tsao, H. (2008) X-Chromosome Inactivation and Skin Disease. Journal of Investigative Dermatology , 2753-2759. https://doi.org/10.1038/jid.2008.145